Dalam lima menit: persamaan Drake
Persamaan Drake adalah cara untuk bertanya: berapa banyak peradaban di galaksi Bima Sakti yang mungkin sedang mengirim sinyal yang bisa kita tangkap? Frank Drake, seorang astronom radio, menulisnya pada 1961 sebagai agenda pertemuan kecil di National Radio Astronomy Observatory di Green Bank, West Virginia. Sekitar sepuluh ilmuwan hadir, termasuk Carl Sagan yang masih muda.
Drake sudah lebih dulu mencoba pencarian itu sendiri. Pada 1960 ia mengarahkan teleskop radio ke dua bintang mirip Matahari yang berdekatan, Tau Ceti dan Epsilon Eridani, dalam proyek bernama Ozma. Tidak ada sinyal buatan yang terdengar. Maka pertanyaan untuk 1961 adalah bagaimana memahami keheningan itu: seberapa besar kemungkinan ada makhluk lain di luar sana?
Jawabannya bukan sebuah angka, melainkan sebuah rantai. Kalikan jumlah bintang yang lahir tiap tahun, proporsi yang punya planet, jumlah planet yang mungkin menopang kehidupan, dan seterusnya, sampai tiba pada N: jumlah peradaban di galaksi yang sedang berkomunikasi saat ini. Setiap mata rantai adalah pertanyaan tersendiri yang bisa digarap oleh ahli di bidang berbeda, dari astronom dan ahli kimia hingga ahli biologi dan sejarawan.
Singkatnya: persamaan ini adalah peta tentang apa yang belum kita ketahui. Mata rantai tentang bintang dan planet kini sudah terukur cukup baik. Mata rantai tentang kehidupan, kecerdasan, dan lamanya sebuah peradaban bertahan masih berupa tebakan, sehingga N bisa bernilai jauh di bawah satu sampai jutaan. Pertanyaan yang diajukannya juga digemari para penulis, dan menjalar dalam sejarah fiksi ilmiah.
Tujuh faktor, satu per satu
Rumusnya adalah N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L. Dengan bahasa sederhana:
- R*: laju terbentuknya bintang baru di galaksi kita, dalam bintang per tahun. Perkiraan saat ini adalah beberapa bintang per tahun.
- fp: proporsi bintang yang memiliki planet. Survei planet kini menunjukkan nilainya mendekati satu: kebanyakan bintang punya setidaknya satu planet.
- ne: rata-rata jumlah planet per sistem planet yang bisa menopang kehidupan, misalnya dunia berbatu pada jarak yang memungkinkan air tetap cair.
- fl: proporsi planet tersebut tempat kehidupan benar-benar muncul. Kita hanya mengenal satu contoh, yaitu Bumi, jadi nilai ini masih tebakan.
- fi: proporsi planet berpenghuni tempat kehidupan cerdas muncul.
- fc: proporsi spesies cerdas yang membangun teknologi yang mampu mengirim sinyal terdeteksi ke luar angkasa.
- L: berapa tahun peradaban semacam itu terus mengirim sinyal yang bisa kita deteksi.
Faktor terakhir adalah yang paling menyadarkan. N hanya menghitung peradaban yang aktif pada waktu yang sama dengan kita. Jika masyarakat teknologis hanya bertahan beberapa abad sebelum runtuh atau menjadi sunyi, mungkin hanya sedikit yang sezaman dengan kita, meski banyak yang pernah ada. Sebagai pembanding, manusia baru membocorkan sinyal radio ke luar angkasa selama kira-kira satu abad.
Coba dengan angka
Angka-angka ini hanyalah ilustrasi kami, bukan perkiraan yang dipublikasikan. Pertama, serangkaian nilai yang hati-hati: dua bintang per tahun, hampir semuanya punya planet (1), 0,2 planet layak huni per sistem, peluang kehidupan 10%, peluang kecerdasan 1%, peluang teknologi terdeteksi 10%, dan umur peradaban 1.000 tahun. Kalikan semuanya dan N adalah 0,04. Kemungkinan besar, kita sendirian.
Sekarang serangkaian nilai yang optimistis: tiga bintang per tahun, planet di mana-mana (1), 0,4 planet layak huni per sistem, kehidupan selalu muncul (1), kecerdasan separuh dari waktu (0,5), teknologi separuh dari waktu (0,5), dan umur 100.000 tahun. N adalah 30.000.
Kedua rangkaian memakai nilai yang bisa dipertahankan seorang ilmuwan saat ini, namun hasilnya berbeda sekitar 750.000 kali lipat. Selisih itulah inti persamaan ini. Ia menunjukkan bahwa perdebatannya bukan soal rumus, melainkan soal tiga atau empat angka yang belum bisa diukur siapa pun.
Sains yang sebenarnya
Ketika Drake menulis persamaan itu, belum ada satu pun planet di luar Tata Surya yang diketahui. Planet pertama di sekitar bintang mirip Matahari, 51 Pegasi b, ditemukan pada 1995 oleh Michel Mayor dan Didier Queloz, yang berbagi Hadiah Nobel Fisika 2019 untuk penemuan itu. Teleskop Kepler milik NASA, yang diluncurkan pada 2009, menunjukkan bahwa planet itu lazim, dan jumlah eksoplanet terkonfirmasi melewati 5.000 pada 2022. Berapa banyak bintang mirip Matahari yang memiliki planet seukuran Bumi di zona layak huni masih diperdebatkan: perkiraan yang dipublikasikan berkisar dari beberapa persen hingga beberapa puluh persen, tergantung metodenya. Jadi R*, fp, dan sebagian ne telah beralih dari tebakan menjadi hasil pengukuran.
Faktor-faktor biologis belum demikian. Bumi berusia sekitar 4,5 miliar tahun, dan kehidupan muncul cukup awal dalam rentang itu. Sebagian peneliti menafsirkannya sebagai petunjuk bahwa kehidupan mudah muncul. Namun satu contoh tidak bisa menentukan sebuah laju, dan langkah dari kehidupan sederhana menuju teknologi memakan miliaran tahun di sini. Kita tidak punya kasus kedua sebagai pembanding.
Dua makalah modern mengubah cara ilmuwan memakai persamaan ini. Pada 2018, Anders Sandberg, Eric Drexler, dan Toby Ord dari Future of Humanity Institute di Oxford berpendapat bahwa kita tak sebaiknya memasukkan satu tebakan terbaik. Sebaliknya, masukkan seluruh rentang ketidakpastian untuk setiap faktor. Ketika itu dilakukan, sebagian besar probabilitas jatuh pada galaksi tanpa peradaban lain, dan mereka berargumen bahwa ini menguraikan sebagian besar teka-teki mengapa kita tidak melihat siapa pun. Pada 2016, Adam Frank dan Woodruff Sullivan membalik pertanyaannya: lewati faktor-faktor awal dan tanyakan seberapa langka kehidupan teknologis per planet layak huni. Jawaban mereka: kecuali peluangnya di bawah kira-kira satu per satu triliun triliun, manusia bukan satu-satunya spesies teknologis yang pernah muncul di alam semesta. Ini pernyataan tentang sejarah, bukan tentang siapa yang ada sekarang.
Gagasan-gagasan ini terhubung langsung dengan paradoks Fermi, yang bertanya mengapa kita tidak mendengar apa pun jika persamaan ini membolehkan banyak peradaban, dan dengan Great Filter, yang mengusulkan bahwa salah satu langkah dalam rantai itu sangat sulit.
Di mana ia muncul dalam fiksi
Novel Carl Sagan, Contact (1985), yang difilmkan pada 1997, dibangun di sekitar pencarian radio seperti yang dirintis Drake, dan Sagan termasuk orang yang memperkenalkan persamaan ini kepada khalayak luas. The Three-Body Problem karya Liu Cixin memberi satu jawaban terkenal untuk faktor L: peradaban mungkin memilih diam karena menyiarkan diri itu berbahaya. Gagasan itu, hutan gelap, dijelaskan lebih lanjut dalam panduan fiksi ilmiah kami yang lain, dan kami tidak membahas alur ceritanya di sini.
Project Hail Mary (2021) karya Andy Weir memperlakukan pertemuan dua kecerdasan yang sangat berbeda sebagai masalah praktis yang harus dipecahkan, gambaran yang bagus tentang seperti apa percakapan soal fc dan L sebenarnya. Spoiler ringan: novel ini tentang kontak pertama. Panduan kami ada di Project Hail Mary.
Kesalahpahaman umum
- "Ini memprediksi berapa banyak alien yang ada." Tidak. N hanya menghitung peradaban yang sedang mengirim sinyal terdeteksi saat ini. Mikroba, masyarakat yang diam, dan peradaban yang sudah punah tidak termasuk.
- "Ini hukum fisika." Bukan. Ini alat pencatatan. Hanya sebagian faktornya yang telah diukur, dan rumusnya sendiri tidak membuat prediksi sampai Anda memilih nilai masukan.
- "Dengan begitu banyak bintang, alien pasti ada." Belum tentu. Jika peluang munculnya kehidupan, atau berevolusinya kecerdasan, cukup kecil, ratusan miliar bintang pun bisa berujung pada nol.
- "Kita belum mendengar apa-apa, jadi tidak ada siapa-siapa." Belum kesimpulan yang aman. Pencarian sejauh ini baru mencakup sebagian kecil langit, frekuensi, dan waktu yang dibutuhkan pencarian yang menyeluruh.
Bacaan berikutnya
Mulailah dengan paradoks Fermi, yang mengajukan pertanyaan sama dari sisi lain: jika persamaan ini membolehkan banyak peradaban, di mana mereka? Lalu baca Great Filter untuk satu penjelasan atas keheningan itu. Untuk cerita yang menghadirkan kontak pertama, coba panduan kami tentang Project Hail Mary.
