آیا «ماشینهای اپسیلون» می‌توانند به ما در یافتن حیات بیگانه کمک کنند؟

محققان روش جدیدی را برای جستجوی حیات فرازمینی در سیارات فرازمینی با استفاده از ماشین‌های اپسیلون پیشنهاد می‌کنند. “ماشین‌ها” در واقع الگوریتم‌های مبتنی بر ریاضی هستند که می‌توانند پیچیدگی کلی یک سیاره را ارزیابی کنند.

همانطور که از فضا مشاهده می‌شود، براساس الگوریتمهای ریاضی به نام ماشینهای اپسیلون، زمین پیچیده‌ترین سیاره در منظومه شمسی است. دانشمندان می‌خواهند از این الگوریتم‌ها برای جستجوی حیات در جهان‌های دیگر استفاده کنند. این تصویر ترکیبی از آسیا و استرالیا در شب از داده‌های ماهواره Suomi NPP/ناسا استفاده می‌کند.

محققان در کالتچ در پاسادنا، کالیفرنیا، و در آزمایشگاه علوم کامپیوتر سونی در توکیو در این ماه (فوریه 2022) توضیح دادند که چگونه با هم بر روی راهی جدید برای جستجوی زندگی در دنیاهای دیگر کار می‌کنند. آنها ماشین‌های اپسیلون را برای کمک به جستجو پیشنهاد می‌کنند. برخلاف نامشان، ماشین‌های اپسیلون ماشین نیستند. در عوض، آنها الگوریتم‌های پیچیده ریاضی هستند، مجموعه‌ای از قوانین که هنگام حل مسئله با رایانه استفاده می‌شوند. محققان در مقاله‌ای که در اوایل این ماه منتشر شد، گفتند که این نوع الگوریتم‌ها می‌توانند برای شناسایی ویژگی‌های پیچیده در سیارات فراخورشیدی استفاده شوند که به بهترین وجه – شاید فقط با فرآیندهای حیات توضیح داده شوند.

این نمودار پیچیدگی – آنتروپی زمین را با استفاده از الگوریتمهای ماشین اپسیلون نشان می‌دهد. تصویر از DOI: 10.1038/s41550-021-01559-x/ Phys.org.

ماشین‌های اپسیلون چیست؟

اساساً دانشمندان از ماشینهای اپسیلون برای تجزیه و تحلیل پیچیدگی استفاده می‌کنند و همانطور که ممکن است تصور کنید، زندگی به خودی خود پیچیده است، به خصوص که ممکن است در برخی از سیاره‌های دور با آن روبرو شویم.

جستجوی حیات در جای دیگر، به طور قابل درک، از آنچه نشات می گیرد که ما در مورد حیات روی زمین می‌شناسیم. بنابراین جست‌وجوی زندگی بیگانه به ایده‌های از پیش تعیین‌شده کمک می‌کند. ما به دنبال نشانه‌هایی از حیات زمینی هستیم، در حالی که، با همه آنچه می‌دانیم، زندگی در یک سیاره فراخورشیدی دور ممکن است کاملاً متفاوت از هر چیزی باشد که روی زمین دیده‌ایم. ممکن است متفاوت به نظر برسد. ممکن است به شکل دیگری تکامل یافته باشد. ممکن است بر اساس مولکولها و فرآیندهای مختلف باشد.

پس چگونه به دنبال حیات بیگانه بگردیم در حالی که به طور قطع نمی‌دانیم چگونه به نظر می‌رسد؟

اینجاست که ماشین‌های اپسیلون ممکن است وارد شوند. آنها پیچیدگی را تجزیه و تحلیل می‌کنند. بنابراین آنها ممکن است قادر به تشخیص سطوح پیچیدگی حاکی از فرآیندهای زندگی باشند. برای مثال، در زمین، از ماشین‌های اپسیلون برای مطالعه حرکات پیچیده پرندگان استفاده شده است و محققان حتی از آنها برای درک این امر استفاده کرده‌اند که چگونه سلول‌های مغزی فردی ممکن است آگاهی انسان را افزایش دهند.

آیا می‌توان از آنها برای تجزیه و تحلیل یک سیاره دور، برای نشانه‌های حیات استفاده کرد؟ این چیزی است که این دانشمندان می‌خواستند کشف کنند.

تحلیل پیچیدگی از دور

به عنوان مثال، دانشمندان به امضاهای زیستی به عنوان راهی برای تشخیص حیات در جهان‌های دیگر اشاره کردند. احتمالاً در میان دانشمندانی که امیدوارند از تلسکوپ فضایی جیمز وب برای جستجوی آنها استفاده کنند، بحثهایی درباره امضاهای زیستی شنیده‌اید. امضاهای زیستی ترکیبات شیمیایی، ایزوتوپها یا سایر اجزای جو سیاره فراخورشیدی هستند که حاکی از حیات هستند. به عنوان مثال، در جو زمین، اکسیژن یک علامت زیستی است.

اما اگر به جهانی نگاه کنیم که زندگی کاملاً متفاوتی با زمین خودمان دارد، چه؟ باز هم همانطور که دانشمندان در مقاله خود گفتند:

… به طور فزاینده‌ای تشخیص داده می‌شود که حیات فرازمینی می‌تواند بسیار متفاوت از حیات روی زمین باشد.

با این حال، دانشمندان گفتند، باید بین جهانهایی که حیات دارند، اشتراکاتی وجود داشته باشد و آنها دو چیز را پیشنهاد کردند که ممکن است ما با آن دنیاها مشترک باشیم. اول، در هر دنیای دور با حیات، باید نوعی زیست کره وجود داشته باشد، قلمرویی در داخل یا بالای سیاره که در آن حیات زندگی می‌کند.

و چیزی وجود خواهد داشت که این دانشمندان آن را «پیچیدگی سیاره‌ای قابل مشاهده» می‌نامند.

آنها سپس پیشنهاد کردند که این پیچیدگی را از طریق تجزیه و تحلیل با استفاده از الگوریتم‌های نوع ماشین‌های اپسیلون جستجو کنند تا ببینند آیا می‌توان آن را انجام داد.

استوارت بارتلت در کالتچ نویسنده اصلی مقاله جدید است که استفاده از ماشین‌های اپسیلون را برای جستجوی حیات بیگانه توصیف می‌کند. تصویر از کالتچ.

زمین پیچیده است

آنها چگونه ایده خود را آزمایش کردند؟ محققان از ماشین‌های اپسیلون برای مطالعه تصاویر زمین از فاصله دور استفاده کردند. آنها دریافتند، شاید تعجب‌آور نباشد که دنیای خانه ما پیچیده‌تر از سایر سیارات منظومه شمسی است. در واقع، آنها گفتند، در مطالعه آنها به نظر می‌رسد که زمین حدود 50٪ پیچیده‌تر از هر یک از جهان‌های دیگر خورشید ما است. این سطح از پیچیدگی نشان می‌دهد که چیزی غیر از زمین‌شناسی یا هواشناسی معمولی در اینجا در جریان است. بلکه بیشتر پیچیدگی‌ها را می‌توان با حضور زندگی توضیح داد.

یا مشتری را در نظر بگیرید، یکی دیگر از محورهای این مطالعه که به عنوان مقایسه با زمین استفاده می‌شود.

نامزد اصلی برای چنین مقایسه‌ای، غول گازی مشتری است و در واقع زمانی که توسط الگوریتم‌های ماشین اپسیلون تجزیه و تحلیل شد، زمین بسیار پیچیده‌تر از مشتری به نظر می‌رسید. محققان گفتند:

علیرغم چالش‌های جمع‌آوری و پردازش داده‌ها، [تحلیل ما نشان می‌دهد] که پیچیدگی سیاره‌ای زمین بیشتر از مشتری است… نتایج کنونی حداقل با این فرضیه سازگار است که پیچیدگی سیاره‌ای با حضور حیات مرتبط است.

بنابراین این یک رویکرد بدیع است! و یک مورد جالب اگر دانشمندان دیگر این روش را به عنوان روشی خوب برای جستجوی حیات فرازمینی تأیید کنند و سپس شروع به استفاده از آن کنند، جالب‌تر خواهد بود. چه خواهیم یافت؟

این سیاره توسط نوارهای چرخشی از ابرها با یک لکه قرمز بیضی شکل بزرگ در نزدیکی بالای آن حلقه زده است.

محققان پیچیدگی زمین را با سایر سیارات منظومه شمسی مانند مشتری مقایسه کردند. این نما از فضاپیمای جونو ناسا است. تصویر از NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ MSSS/ Gerald Eichstäd/ Seán Doran © CC NC SA/ NPR

منبع:

Could ‘epsilon machines’ help us find alien life?

Posted by Paul Scott Anderson February 25, 2022

https://earthsky.org/space/epsilon-machines-extraterrestrial-life-exoplanets/