حیات هوشمند روی زمین؛ رویدادی نادر یا معمول؟

 اگر زمین دوباره از ابتدا متولد شود و زمان درست به لحظه‌ای پس از سردشدن ماگماهای داغ و توقف باران‌ شهاب‌سنگی برگردد، آیا احتمال تکامل حیات بازهم وجود خواهد داشت؟ آیا حیات به‌تکامل‌رسیده هوشمند خواهد شد؟ مقاله‌ای جدید به این پرسش پاسخ داده است: حیات در شرایطی مشابه زمین به‌سرعت و به‌آسانی تشکیل می‌شود؛ اما حیات هوشمند احتمالا کمیاب است و سرعت تکامل کُندی دارد و حتی ممکن است در شرایط مشابه دوباره ظهور نکند.

برخی گزارش‌ها مقاله‌ی یادشده را به احتمال تکامل حیات هوشمند‌ (حیات و تمدن فرازمینی) جایی غیر از سیاره‌ی زمین نسبت داده‌اند؛ اما دیوید کیپینگ، ستاره‌شناس دانشگاه کلمبیا و مؤلف این مقاله، موضوع پژوهش خود را صرفا سیاره‌ی زمین عنوان کرده است. مقاله‌ی او پرسش‌های مربوط به سیاره‌های دیگر را بی‌پاسخ می‌گذارد. او از روشی آماری به‌نام تحلیل بیزی برای بررسی مجموعه‌ای از نقاط داده‌ای موجود استفاده کرده و به نتایجی درباره‌ی بخت تکامل انسان رسیده است.

به‌گفته‌ی پاولین بارمبی، اخترشناس دانشگاه اونتاریوی غربی، دو روش اصلی برای تحلیل‌های آماری وجود دارد: ۱. فراوانی‌گرایی؛ ۲. بیزی. شبکه‌های خبری برای اعلام برنده‌ی انتخابات ریاست‌جمهوری و متخصصان هواشناسی برای پیش‌بینی وضعیت آب‌و‌هوا و مقام‌های بهداشتی برای اعلام آلودگی ویروس کرونا براساس نمونه‌های محدود، از روش‌های فراوانی‌گرا استفاده می‌کنند. به‌بیان‌ِدیگر، آن‌ها از اطلاعات محدود خود برای بررسی حقایقی درباره‌ی اوضاع‌واحوال جهان استفاده می‌کنند. تحلیل بیزی دقیق‌تر به شبیه‌سازی تفکر انسان می‌پردازد. ویل فار، اختر‌فیزیک‌دان دانشگاه استونی بروک نیویورک می‌گوید:

در مواجهه‌ با داده‌ها، تحلیل بیزی صرفا راهی برای توصیف و به‌روزرسانی عقاید یا محتوای اطلاعاتی است.

برای مثال، برای پرتاب آزاد بسکتبال چقدر احتمال وجود دارد؛ درحالی‌که بیست پرتاب قبلی را از دست داده‌ باشید؟ اگر پنجاه پرتاب قبلی ناموفق باشند، چطور؟ پژوهشگران با روش بیزی، فرضیه‌ها و میزان اطمینان آن‌ها را بررسی می‌کنند.

کیپینگ در مقاله‌ی خود از مجموعه‌نقاط داده‌ای استفاده کرد که درباره‌ی چگونگی شکل‌گیری حیات و تکامل هوش روی زمین و تخمین‌هایی درباره‌ی مدت زمان لازم برای سکونت‌پذیری زمین براساس چرخه‌ی حیات خورشید جمع‌آوری شده‌اند. در مرحله‌ی بعدی، از روش بیزی برای محاسبه‌ی احتمال هر رویداد در سناریوهای سریع و آهسته و کمیاب استفاده کرد.

اگر ظهور حیات از زمان پیدایش خودکار (آبیوجنسیس) سریع باشد، درصورت تولد دوباره‌ی زمین، حیات در طول میلیاردها سال به‌تکامل می‌رسد؛ اما اگر حیات به‌آهستگی شکل گرفته باشد، حیات روی زمین را به چیزی جز بخت‌واقبال نمی‌توان نسبت داد. همین موضوع‌ها برای حیات هوشمند هم صدق می‌کنند. برخی از یافته‌های کیپینگ دراین‌زمینه بدین‌شرح‌اند:

•   زمین حدود ۴/۲۱ میلیارد سال پیش به سیاره‌ای سکونت‌پذیر تبدیل شد. این وضعیت درست پس از برخورد تیا با زمین در ۴/۵۱ میلیارد سال پیش به‌وجود آمد. این برخورد به شکل‌گیری ماه، قمر زمین، منجر شد. تقریبا ۳۰۰ میلیون سال بعد، آب و جوّ زمین شکل گرفتند. تیا سیاره‌ی شبه‌مریخ است که ۴۰ میلیون سال بعد  به‌همراه برخوردکننده‌ی دیگری به‌نام مونتیا به زمین برخورد کرد.
• شواهد قوی حیات روی زمین، ازجمله میکروفسیل‌های موجود در سنگ‌ها، ۳/۴۶۵ میلیارد سال پیش یا تقریبا ۷۴۵ میلیون سال پس از سکونت‌پذیری زمین به‌وجود آمدند. همچنین، نشانه‌های دیگری از حیات، ازجمله کربن با ایزوتوپ‌های مفقود رسوب‌های زیرکن، درست ۳۰۴ میلیون سال پس از سکونت‌پذیری زمین به‌وجود آمدند.
• حیات هوشمند، یعنی انسان هم مدت‌ها بعد به‌وجود آمدند. نخستی‌سان‌ها در نیم‌میلیون سال گذشته به‌تکامل رسیدند؛ بنابراین، انسان بخش بسیاری کوچکی از بازه‌ی زمانی ۴/۲۱ میلیارد ساله را دربر می‌گیرد.
• انسان احتمالا در آخرین بازه‌ی تاریخچه‌ی سکونت‌پذیری زمین زندگی می‌کند. به عقیده‌ی ستاره‌شناسان، در یک میلیارد سال آینده، خورشید به قدری درخشان می‌شود و انرژی زیادی آزاد می‌کند که حتی سنگ‌ها هم کربن‌دی‌اکسید جوّ را جذب می‌کنند. درحال‌حاضر هم، این فرایند در بعضی سنگ‌ها دیده شده؛ اما سرعتش کمتر است. پس از آنکه کربن‌دی‌اکسید موجود در جوّ به زیر ۱۰ بخش در میلیون برسد، گیاهان می‌میرند و زنجیره‌ی غذایی دچار فروپاشی می‌شود و تنها میکروب‌ها می‌توانند به حیاتشان ادامه دهند؛ بنابراین، چنین مرحله‌ای برای تشکیل حیات هوشمند بسیار دیر خواهد بود.

آیا اگر زمین دوباره تشکیل شود، حیات هوشمند در آن به تکامل خواهد رسید؟

ایزابل ویندر، زیست‌شناس و باستان‌شناس و کارشناس تکامل انسان در دانشگاه بانگور بریتانیا، معتقد است تاریخچه‌ی حیات روی زمین اساسا درست است. بااین‌حال، هنوز داده‌های زیادی دراین‌باره وجود ندارد و داده‌های موجود هم برای تحلیل‌های فراوانی‌گرا کافی نیستند. گفتنی است تنها یک آزمایش زمین انجام شده و هیچ سیاره‌ی مشابهی برای مقایسه پیدا نشده است؛ اما تحلیل بیزی شفافیت بیشتری ارائه می‌دهد. کیپینگ با استفاده‌ از مدلی مناسب و دقیق به مجموعه‌ای عددی رسید. طبق احتمالی سه به یک، آبیوجنسیس فرایندی سریع بوده است؛ اما طبق احتمالی سه به دو، حیات هوشمند نادر است. اگر تاریخ زمین به ابتدا بازگردد و تنها کمی تغییر کند، احتمال تکامل انسان‌ها یا موجودات شبیه آن‌ها به صفر خواهد رسید. فار می‌گوید:

حیات درست چندصدمیلیون یا شاید یک‌میلیارد سال پس از توقف بمباران شهابی زمین، شکل گرفته است. انسان‌ها در پایان بازه‌ی چهارمیلیاردساله به‌تکامل رسیدند و زمین ممکن است به مدت یک‌میلیارد سال آینده دیگر سکونت‌پذیر نباشد. این اطلاعات بسیار سودمند است. شاید بپرسید اگر اعداد به‌همین‌ترتیب باقی بمانند؛ اما زمین به دور ستاره‌ای متفاوت بچرخد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟

پاسخ به پرسش بالا به ستاره‌های کوتوله‌ی سرخ وابسته است. این ستاره‌ها متداول‌تر از خورشید هستند و ممکن است ده‌ها‌میلیارد سال بیشتر از خورشید از حیات پشتیبانی کنند. بااین‌حال، این ستاره‌ها به‌شدت درمعرض تشعشعات رادیواکتیو قرار دارند و ممکن است حیات را از روی سیاره‌های خود محو کنند. البته مقاله‌ی کیپینگ بیشتر به زمین مربوط است تا حیات فرازمینی. فار بیان می‌کند:

اگر می‌خواهید حیات زمین را به حیات فرازمینی تعمیم دهید، تنها کار پژوهشی کافی نیست و مسائل شهودی هم مطرح می‌شوند. اعداد موجود در مقاله ممکن است ذهنی باشند یا عینی و برای جمع‌آوری چنین داده‌هایی و تعمیم آن‌ها به فرازمینی‌ها، به مطالب ذهنی هم نیاز است.

بااین‌همه، مقاله‌ی کیپینگ نمونه‌ی مناسبی از تحلیل آماری با اطلاعات محدودی است که درباره‌ی زمین به‌دست آمده‌اند.

به‌عقیده‌ی ویندر، با اینکه مقاله‌ی کیپینگ فرضیه‌ها و ساده‌سازی‌های معقولی ارائه می‌دهند، تمام اینها صرفا در حد فرضیه هستند. ممکن است حیات هوشمند پس از شکل‌گیری حیات آغازین به‌تکامل برسد و خود حیات نیز به سیاره‌ای سکونت‌پذیر نیاز دارد.

مقاله‌ی کیپینگ صرفا به زمان ظهور اولین حیات و زمان ظهور حیات هوشمند پس از سکونت‌پذیرشدن سیاره اشاره می‌کند. این مقاله اهمیتی نمی‌دهد حیات و حیات هوشمند بیش از یک‌بار ظهور کرده‌اند و به شکل‌های مختلف حیات نیز اشاره‌ای نمی‌کند. البته این فرایند برای ساخت مدل ریاضی منطقی است؛ اما جزئیات ظاهری سکونت‌پذیری و حیات و حیات هوشمند بسیار فراتر از مقاله‌ی کیپینگ هستند.

قبل از انفجار کامبرین درحدود ۵۴۱ میلیون سال پیش، حیات نسبتا ساده بود. سوابق فسیلی میلیاردها سال نشان‌دهنده‌ی وجود سلول‌های منفرد و کولونی‌های کوچک روی سیاره‌ی زمین هستند. سپس در طول انفجار کامبرین، تنوع حیات به‌سرعت افزایش یافت. در طول ده‌ها‌میلیون سال، تقریبا تمام شکل‌های حیات، ازجمله مهره‌داران، ظهور کردند.

گروهی از موجودات با ظاهری کاملا متفاوت با موجودات امروزی تکثیر شدند. این فرایند نشان‌دهنده‌ی مسیرهای متفاوت تکامل حیات است. سپس، انقراضی انبوه درحدود ۴۸۸ میلیون سال پیش بخش زیادی از تنوع زیستی زمین را از بین برد و حیات جانوری را به حیات کنونی محدود کرد. مقاله‌ی کیپینگ صرفا به خلاصه‌ای از تمام این فرایندها اشاره کرده‌ است.

به‌عقیده‌ی ویندر، مدل کیپینگ درباره‌ی ظهور مجدد حیات هوشمند صرفا به اولین ظهور آن اهمیت می‌دهد و فرض را بر این می‌گذارد که حیات صرفا یک‌مرتبه با انسان‌ها روی زمین ظهور کرده است. به‌گفته‌ی ویندور، اجداد مشترک انسان‌ها و دیگر ایپ‌ها با تعاریف فعلی از هوش منطبق هستند؛ اما نمی‌توان با اطمینان گفت هوش صرفا یک‌مرتبه روی زمین ظهور کرده است. اگر شکل‌گیری حیات روی زمین از ابتدا آغاز شود، احتمال تغییر نتایج وجود خواهد داشت. ویندر اعتقاد دارد:

با نگاه‌کردن به تکامل و تاریخچه‌ی حیات، به‌سختی می‌توان گفت حیات صرفا یک‌بار به‌تکامل رسیده است. برای مثال چشم‌ها منشأهای متعددی دارند. همچنین، روش‌های متعددی برای زندگی وجود داشته است و گونه‌های متفاوتی از آب به‌تکامل رسیده‌اند. احتمال تکامل حیات بیش از یک‌بار را بسیار زیاد می‌دانم.

ویندر معتقد است مقاله‌ی کیپینگ کمابیش گونه‌های هوشمند را صرفا به‌عنوان گونه‌هایی تعریف می‌کند که می‌توانند کارهایی مثل نوشتن مقاله را انجام‌ دهند. به‌طور‌کلی، ستاره‌شناسان تمایل دارند حیات هوشمند را به‌شکل ستاره‌شناسان تعریف کنند. برای مثال، گونه‌هایی که سیگنال‌های رادیویی را به فضا ارسال می‌کنند و خود به شکار امواج رادیویی دیگر می‌روند.

• بشر در سال ۲۰۲۰ موفق به یافتن حیات فرازمینی هوشمند خواهد شد؟
• چرا ما زنده هستیم؟ داستان عنصر پرانرژی سازنده حیات

تعریف‌های منطقی متعددی از هوش وجود دارند که نشان می‌دهند بیش از یک‌بار به‌تکامل رسیده است. برای مثال، می‌توان به هوش گونه‌هایی مثل دلفین‌ها، وال‌ها، سرپایان یا اسکوییدها اشاره کرد. رفتارهایی مثل زبان و استفاده از ابزار و ظرفیت تفکر درباره‌ی خود صرفا منحصر به انسان نیستند. با اینکه دانشمندان انواع مشخصی از قابلیت‌های ذهنی را منحصر به انسان‌ها می‌دانند، این قابلیت‌ها در برخی حیوانات هم دیده شده‌اند.

درصورتی‌که پیچیدگی‌های یادشده در نظر گرفته شوند، مدل کیپینگ تغییر خواهد کرد؛ درنتیجه، هوش بیش از یک‌بار و در شاخه‌های مختلف ظهور خواهد کرد. همچنین، اگر فرض شود هوش زودتر در تاریخچه‌ی تکامل انسان ظهور کرده است، مدل کیپینگ تغییر خواهد کرد.

افزون‌براین، تاریخ دقیق ظهور هوش در تاریخچه‌ی انسان صرف‌نظر از مدل کیپینگ است. اگر چندصد سال گذشته در نظر گرفته شود، نتایج تقریبا یکسان خواهند بود و براساس نحوه‌ی دقیق ظهور حیات در تاریخچه‌ی زمین تغییر نخواهند کرد. در‌هر‌صورت مدل کیپینگ به‌دلیل ابهام درباره‌ی تعداد ظهور حیات هوشمند روی زمین به تغییر نیاز دارد. ویندر می‌گوید: «بدون تکرار مجموعه‌های پیچیده‌ای از انتگرال‌گیری‌های عددی نمی‌توانم دقیقا به پرسش‌ها پاسخ دهم». باوجوداین، کیپینگ معتقد است احتمال ظهور حیات زیاد هم طولانی نیست. او می‌گوید:

به هر شکلی که بخواهیم حیات را تعریف کنیم، احتمال ظهور حیات مبهم و پراکنده باقی خواهد ماند؛ همان‌طورکه احتمال وجود هوش فرازمینی هنوز به‌صورت رازی بزرگ باقی مانده است.

مقاله‌ی کیپینگ همچنین تمایل تمدن‌های هوشمند به بقا یا نابودی را نشان نمی‌دهد؛ زیرا تمدن انسان برای پاسخ‌گویی به پرسش‌ها قدمت کافی را ندارد. به‌عقیده‌ی کیپینگ، بهترین کار بررسی نشانه‌های حیات هوشمند فرازمینی است؛ اما زمان کشف حیات هوشمند فرازمینی هنوز مشخص نیست.