Die Drake-Formel

[dh]

Die Drake-Formel

Nach modernstem Wissen gibt es mindestens 50 Milliarden größere Galaxien gibt, die alle mindestens 100 Mia. Sonnen mit Planetensystemen aufweisen. Die in vielen Büchern aufgeführte Abschätzung der Anzahl zu einem Zeitpunkt existierender Zivilisationen wird nach der Drake-Formel abgeschätzt.

Der Vollständigkeit halber muß ich erwähnen, daß es sich bei der Anwendung der Drake-Formel um kluges Raten und nicht um Wissenschaft im strengen Sinn handelt. Es gibt auch Leute, die vertreten die Ansicht, daß die Entstehung eines so intelligenten Wesens, wie es beispielsweise ein Professor darstellt, derart unwahrscheinlich ist, daß es schon unglaubliches Glück war, daß es auf der Erde Intelligenz gibt. Für mich klingt das nach verstecktem Geozentrismus. Doch solange keine fremde Zivilisation entdeckt ist, muß man auch die Einmaligkeitstheorie genau so ernst nehmen wie die folgende Abschätzung. Die wissenschaftliche korrekte Antwort auf die Frage nach der Anzahl Zivilisationen lautet: Wir wissen es nicht.

Wenden wir und nun dem klugen Raten zu:

Zur Zeit existierende Zivilisationen in unserer Galaxis =

100 Mia.
mal A = Anzahl der Planeten in einem gegebenen System, die die ökologischen Voraussetzungen für Leben bieten
mal B = Anteil der geeigneten Planeten, auf denen sich auch tatsächlich leben bildete.
mal C = Anteil der Planeten mit Leben die eine intelligente Lebensform hervorbrachten
mal D = Anteil der Lebensdauer eines Planeten während derer die Zivilisation existiert.

Werte für A,B,C,D zu schätzen ist nicht leicht, wir wollen uns nur um Größenordnungen kümmern. Verwenden wir für A den Wert 0.1. Dies ist eine sehr vorsichtige Schätzung, sie ist sehr wahrscheinlich zu Tief, viele kluge Leute setzen A=1.

Das Leben hat sich kurz nach Entstehung der Erde gebildet. Wenn die Erde ein typischer Fall ist, so ist auch hier B=0.1 sehr konservativ. Es dauerte jedoch sehr lange. bis komplizierte Organismen auf der Erde auftraten. Wiederum dauerte es eher lang, bis daraus die Menschen hervorgingen. Für C scheint also ein Faktor von 0.01 eher gerechtfertigt. Wir wollen nun nur Zivilisationen zulassen, die soviel von Astronomie verstehen, daß sie die Bahn des Kometen/Asteroiden verstehen könnten. Wir können das seit 200 bis 400 Jahren, je nachdem was genau man mit "verstehen" meint. Seinen wir nicht allzu pessimistisch und nehmen wir an, daß durchschnittlich nach 1000 Jahren die Zivilisation entweder das Wissen wieder verliert, z.B. wegen eines Atomkrieges oder fähig wird, die Asteroidenkatastrophe abzuwenden. Wir hätten uns dann etwas schneller entwickelt als der Durchschnitt, wir wollen ja nur schätzen und Größenordnungen einsetzen. D=100 Jahre schien mir etwas zu pessimistisch. Mit 1000 Jahren müssen wir also C= 1000/10 Mia. setzen.

Somit ist 100 Mia x 0.1 x 0.1 x 0.01 x 1000 / 10 Mia = 1.

Die Antwort unserer Schätzung lautet also: Es gibt im Durchschnitt eine Zivilisation pro Galaxis, die den Einschlag verstehen in aber nicht abwenden könnte. Carl Sagan berechnete 1980 mit etwas anderen Werten für A,B,C,D etwa 10 gleichzeitig aktive Zivilisationen.

Da es nach Hubble Teleskop etwa 50 Mia. große Galaxien gibt (= 10'000'000'000'000'000'000'000 Sonnen), gibt es also jetzt 50 Milliarden solcher Zivilisationen. Wenn die irdische Einschlaghäufigkeit 10 km großer Brocken 1x in 100 Mio. Jahren durchschnittlich ist, so gibt es 50 Mia. / 100 Mio. = 500 solcher Katastrophen, wie wir sie schon oft im Kino sahen, pro Jahr. Damit ist die Schätzung im Aufsatz "Impact", daß es eine eine Zivilisaton zerstörende Katastrophe pro Tag gibt, erklärt. Man bedenke auch, daß andere, ebenfalls vernichtende Katastrophen wie eine zu nahe Supernova ähnliche Häufigkeiten aufweisen.

Wenn wir von der Einmaligkeit unserer Menschheit abrücken und wenigstens eine Zivilisation pro Galaxis zulassen, so ist es durchaus wahrscheinlich, daß gerade während Sie sich den neuesten Kometen - Katastrophenfilm ansehen, irgendwo in den Tiefen des Weltraums ein solches Ereignis gerade real geschieht und Milliarden intelligenter Lebewesen sterben. Dieser Gedanke zeigt uns einmal etwas anders die für unsern Verstand so unermeßliche Größe des Kosmos.
http://lexikon.astronomie.info/TNT/drake.html

 

[dh]

Wenn man sich aber nicht ausschließlich auf den Wegen von Romantikern, Träumern und Science Fiction Autoren bewegen, sondern ernsthafte wissenschaftliche Forschung betreiben möchte, gibt es eine einfache Frage, die zunächst so ehrlich, wie es möglich ist, beantwortet werden muß: lohnt es sich überhaupt, mit der Suche zu beginnen? Gibt es eine zumindest geringe Chance auf Erfolg? Diese Frage zerfällt schon bei oberflächlicher Betrachtung in eine schier unübersehbare Fülle von Einzelfragen, von denen wir einige beantworten können, bei anderen jedoch noch völlig im Dunkeln tappen. Prof. Frank Drake machte in den späten fünfziger Jahren einen ersten Versuch, die Frage nach der Wahrscheinlichkeit der Existenz von weiteren technischen Zivilisationen in unserer Galaxis zu systematisieren und in eine quantitative Beziehung zu fassen. Die so entstandene beinahe schon legendäre "Drake Formel" ist nach wie vor die prinzipielle Grundlage aller Überlegungen in dieser Richtung. In populärer Form sieht sie wie folgt aus:

N = S * P * E * B * I * F * L

mit

N = Anzahl der technischen Zivilisationen, deren Radiosignale wir empfangen könnten.

S = Anteil der Sterne, die die Entstehung eines Planetensystems begünstigen.

P = Prozentsatz dieser Sterne, die tatsächlich Planeten besitzen.

E = Der durchschnittliche Anteil von Plane ten je Planetensystem, auf denen die Voraussetzungen zur Evolution von Leben gegeben sind.

B = Wahrscheinlichkeit, daß auf einem dieser Planeten auch wirklich biologisches Leben entsteht.

I = Anteil der Planeten, auf denen sich intelligentes biologisches Leben bis zur Fähigkeit der interstellaren Kommunikation entwickelt.

F = Der Anteil (Fraction) der Zivilisationen, die interstellare Kommunikation betreiben können und das dann auch tatsächlich tun.

L = Lebensdauer einer technischen Zivilisation, ausgedrückt als Bruchteil der Zeit, die seit der Entstehnung von Leben auf dem betreffenden Planeten vergangen ist.

Diese Gleichung ist natürlich nur eine Faustformel, und die einzelnen Parameter sind zum Teil nach wie vor nur rein spekulativ abschätzbar. Soweit wir bisher wissen, gibt es nichts, was prinzipiell gegen die Annahme spricht, daß möglicherweise sogar alle Sterne Planetensysteme besitzen - das reparierte Hubble-Teleskop und das optische Interferometer, bestehend aus den Großteleskopen Keck I und II auf dem Mauna Kea/Hawaii werden hierüber hoffentlich in absehbarer Zeit näheren Aufschluß liefern. Allerdings muß uns ebenso klar sein, daß nur einer der Faktoren den Wert Null zu haben bräuchte, um auf der linken Seite der Gleichung ebenfalls eine Null hervorzubringen . Einer der wesentlichen begrenzenden Faktoren für die Entstehung von Leben ist aber immer die Zeit. Bei der Betrachtung von Sternensystemen müssen also vor allem die Stabilität und Lebensdauer des Muttersterns berücksichtigt werden. Ein Stern, der die Entstehung von Leben auf einem seiner Planeten begünstigen soll, muß über Jahrmilliarden hinweg mit weitgehend derselben "Sternkonstante" strahlen und so den Planeten gleichbleibend mit Energie versorgen. Dies bedingt, daß nur kleine, stabile, sonnenähnliche Zwergsterne auf der Hauptreihe des Hertzsprung Russel Diagramms in die Betrachtung eingehen können. Hinzu kommt, daß wir für diesen Fall ein sehr gutes Positivbeispiel vorliegen haben. Die Sonne, ein G0 Stern mit vermutlich neun Planeten, hat eine Ökosphäre, die seit mehreren Milliarden Jahren weitgehend stabil ist und in der sich zwei bis drei Planeten befinden, die die grundlegenden Bedingungen für die Entstehung von Leben zu erfüllen scheinen. Auf mindestens einem dieser Planeten war die biologische Evolution erfolgreich und führte letztlich zur Entwicklung einer technischem Zivilisation. Damit ist die wichtigste Frage schon einmal beantwortet, nämlich die, ob das Eintreten der Bedingung, daß alle einzelnen für die Entstehung von Leben und schließlich Zivilisationen notwendigen Parameter überhaupt zusammentreffen können, prinzipiell überhaupt möglich ist. Inzwischen sind wir bereits in der dritten Phase des "dreifältigen" wissenschaftlichen Weges angelangt. Beobachten eines Phänomens, Aufstellen einer Hypothese, Verifikation der Hypothese. Die Beobachtung lautet: es gibt intelligentes Leben im Universum, das in der Lage ist, interstellare Kommunikation zu betreiben. Die Hypothese lautet: Die Entstehung intelligenten Lebens ist ein normaler Entwicklungsweg (hier geht in gewisser Weise das Prinzip der Homogenität und Isotropie des Universums ein). Da es mir hier um prinzipielle Betrachtungen geht, möchte ich nicht auf die Diskussion um die mögliche Anzahl der derzeit existierenden und an Kommunikation interessierten Zivilisationen in der Milchstraße eingehen, weil letztlich die Fragen nach der Lebensdauer und dem Verhalten anderer Gesellschaften rein spekulativ sind. Wir kennen schließlich nicht einmal unsere eigene Lebensdauer, weder die unserer Zivilisation, noch die unserer Spezies. Nur eines dazu: Sollte irgendwann in ferner Vergangenheit, vielleicht vor einer Milliarde Jahren, auch nur eine einzige Zivilisation die interstellare Raumfahrt entwickelt und damit begonnen haben, andere Planetensysteme aufzusuchen und zu besiedeln, wo die Entwicklung sich fortsetzte und man innerhalb einiger tausend Jahre wieder ein oder zwei Raumschiffe auf die Reise zu neuen Planetensystemen schickte, so würde bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von vielleicht 0.1 C schon nach einigen zehn Millionen Jahren nach den Gesetzen einer einfachen geometrischen Reihe die gesamte Galaxis von intelligentem Leben nur so wimmeln. Wir müssten es dann nur noch finden - wenn es uns nicht schon längst gefunden hat. Zumindest kommt man bereits bei der vorsichtigen Annahme einer Lebensdauer technischer Zivilisationen von nur eintausend Jahren auf eine Zahl von 2000 Zivilisationen, die derzeit in unserer Galaxis existieren, eine eventuelle Ausbreitung nicht einmal berücksichtigt. Wird die Lebensdauer höher angesetzt, erhöht sich entsprechend die Anzahl. Aber wie schon gesagt, haben wir es hier mit purer Spekulation zu tun. Diese Fragen gilt es ja unter anderem zu beantworten. http://www.bioastronomie.de/Drake.html

Drake Formel Links :

http://www.astris.de/news/2002/2002102001.php

http://www.quarks.de/allein_im_universum/0302.htm

 

[Trinity]

http://www2.welt.de/data/2005/05/28/724077.html

hier ein artikel zur drake formel zum anlass des 75. geburtstages des wissenschaftlers.

 

[Zwirni]

Einige neue Computermodelle beschäftigen sich mit der Anzahl der wahrscheinlich in unserer Galaxie befindlichen Zivilisationen. Irgendwie landen alle zwischen 30.000 und 40.000 ...

http://grenzwissenschaft-aktuell.blogspot.com/2009/02/anzahl-intelligenter-zivilisationen-im.html

 

[Ennasus]

Warum sollten wir die Einzigen sein? Ich bin fest davon überzeugt, dass es sehr wohl noch andere Wesen oder Lebensformen irgendwo existieren. Das All ist endlos, und noch kaum erforscht. Vielleicht lachen Weiterentwickelte über uns, oder vielleicht entwickelt sich gerade was. Sicher sind wir n i c h t die Einzigen!

 

[Arithon]

Stimmt, die wollten uns ja schonmal besuchen.. aber die Flugscheibe sprang einfach nicht an ^^

 

[Capitan Futuro]

Die Drake-Formel
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Der Vollständigkeit halber muß ich erwähnen, daß es sich bei der Anwendung der Drake-Formel um kluges Raten und nicht um Wissenschaft im strengen Sinn handelt.
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Wenn die Erde ein typischer Fall ist, so ist auch hier B=0.1 sehr konservativ. Es dauerte jedoch sehr lange. bis komplizierte Organismen auf der Erde auftraten.

Wie bitte schön kommt man durch kluges Raten auf B=0.1, ob nun konservativ oder nicht.

Wenn man sich bewusst ist, dass alles schlussendlich nur eine Anhäufung von Elektronen, Protonen und Neutronen ist, dann muss man doch einfach sagen, dass dieser unglaubliche Zufall, der auf der Erde Leben entstehen liess, kein zweites Mal vorkommen kann. Wie oft muss man eine Million Eisenatome zu Boden fallen lassen, bis sie per Zufall in einer genau quadratischen Form liegen bleiben? Und ein Quadrat ist ja im Vergleich zu Leben äusserst einfach.

 

[GordonOverkill]

@ Captain Futuro:

Wenn man sich allerdings vor Augen führt, wie unermesslich groß die Anzahl der Teilchen ist, die im Universum ihr Unwesen treiben, und wenn man zusätzlich bedenkt, dass diese Teilchen permanent in Bewegung sind und das seit ungeheuer langer Zeit, dann kommt es einem doch garnicht mehr so unwahrscheinlich vor, dass es neben unserer Erde noch einen anderen Ort gibt, an dem sich eine Zufallskonstellation ergeben hat, aus der Leben hervorging. Welche Form dieses Leben dann haben mag, sei einmal dahingestellt; ich halte es jedenfalls für ziemlich naiv, anzunehmen, dass diejenige Form, die wir auf unserem Planeten beobachten, die einzig mögliche ist.
Darauf basierend meine Meinung über Leben in unserer galaktischen Nachbarschaft: Es ist nicht auszuschließen; eine Möglichkeit also. Ebenso möglich erscheint mir unsere Einmaligkeit.
Die Wahrscheinlichkeit der einen oder anderen Alternative lässt sich auf der Basis von Laienwissen wohl kaum verlässlich bestimmen. Von daher überzeugen mich die oben genannten Berechnungen auch nicht besonders... vielmehr erscheinen sie mir als ziemlich willkürliches Raten.

 

[Trinity]

http://www.final-frontier.ch/Drake-Gleichung

was uns die drake gleichung wirklich sagen will.