Как посчитать несчитуемое⁠⁠

Всем нам нужна в жизни определённость. Нам надо знать не только что на обед, но и какая завтра будет погода и есть ли жизнь на Марсе. Но иногда кажется, что наших пяти чувств может не хватить, чтобы даже приблизиться к ответу на некоторые вопросы.

Все области современной науки основаны на математике. Точные измерения, статистическая обработка, протоколы оценки и сбора данных – хлеб и масло любого учёного, вне зависимости от области. Однако далеко не все мы можем рассчитать и измерить. На помощь приходит оценка Ферми – математический трюк, который позволяет оценить неизмеримое. Чему, например, равна масса горы? Как много воды на Земле? На эти и подобные им вопросы должен быть какой-то ответ, но, при этом, нельзя даже отдалённо себе представить, как его найти. А, зачастую, от этого ответа зависит очень многое.

Когда советские учёные собирались послать на Луну автоматическую станцию «Луна-9», разгорелся спор: к каким условиям посадки нужно готовить аппарат? На тот момент существовало два взгляда на вопрос состава поверхности Луны: либо она покрыта толстым слоем пыли, либо вулканической породой. Первый случай был куда сложнее и делал задачу посадки станции куда труднее, чем она и так была. Сергей Павлович Королёв пресек прения, воспользовавшись своим авторитетом: выдал письменную справку о том, что Луна твёрдая. «Луна-9» села на поверхность спутника, а справка теперь хранится в Музее Космонавтики в Москве (на КДПВ).

Что же делать, когда такого светила как Королёв, способного своим авторитетом решить научный спор, рядом нет? Может пригодиться метод приближённого расчёта, придуманный (или популяризированный) американским физиком Энрико Ферми, известным своей работой над квантовой механикой и проектом Манхеттен.

Метод Ферми основан на предположении о том, что люди с равной вероятностью могут как переоценить значение неизвестной величины, так и недооценить его. Значит, если не просто брать искомое значение с потолка, а составить формулу, увязывающую его с другими известными и неизвестными величинами, то недо- и переоценки могут друг друга скомпенсировать, и мы получим ответ, близкий к правильному.

Известнейший пример оценки Ферми – формула Дрейка, по которой рассчитывается вероятность контакта с инопланетянами. Результаты, полученные по этой формуле, меняют политику и разжигают научные баталии, хотя и основаны исключительно на предположениях и догадках учёных.

Количество внеземных цивилизаций, готовых вступить в контакт с людьми, по этой формуле, равно произведению:

1. Количества звёзд в нашей галактике
2. Доли звёзд, которые похожи на Солнце и имеют свои планетарные системы
3. Среднего планет и спутников в обитаемой зоне одной звезды
4. Вероятности зарождения на таком небесном теле жизни
5. Вероятности развития разума при возникновении жизни
6. Доли разумных форм жизни, готовых вступить в контакт, от общего числа разумных форм жизни
7. И среднего времени существования разумной цивилизации, желающей вступить в контакт

Потом это всё надо разделить на:

8. Время существования Галактики.

Не запутались? Главное, что надо понять об этой формуле: разумную оценку на основе астрономических данных можно дать только первым трём и последней величине. С четвёртой по седьмую – чистые догадки на основе философских представлений исследователя.

Может показаться, что это всё чистые спекуляции. Но я уверен, что такие оценки нужны и полезны. В какой-то степени они – доказательства силы человеческого ума. Когда физик составляет безумное уравнение с кучей неизвестных, результат вычисления которого должен быть равен искомой величие, оно превращается в поднятое знамя. «Человеческий разум СПОСОБЕН это понять. Мы достаточно умны, чтобы разобраться во всем, в чем захотим!». Каждый упоротый расчёт завоёвывает для человеческого ума новые территории, принося в тёмные и неоформленные области знания порядок и главный символ человеческой цивилизации: математику.

Автор - Иван Маврин

Ещё нас можно читать в телеге, Дзене и ВК.

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!