Det stora filtret

Att läsa Oxfordfilosofen Nick Bostrom är alltid intressant. Han tänker gärna outside the box, han intar ofta oväntade ståndpunkter, och han kan som regel backa upp dessa med välgenomtänkt och stark argumentation. Hör till exempel på detta:

When water was discovered on Mars, people got very excited. Where there is water, there may be life. Scientists are planning new missions to study the planet up close. NASA’s next Mars rover is scheduled to arrive in 2010. In the decade following, a Mars Sample Return mission might be launched, which would use robotic systems to collect samples of Martian rocks, soils, and atmosphere, and return them to Earth. We could then analyze the sample to see if it contains any traces of life, whether extinct or still active. Such a discovery would be of tremendous scientific significance. What could be more fascinating than discovering life that had evolved entirely independently of life here on Earth? Many people would also find it heartening to learn that we are not entirely alone in this vast cold cosmos.

But I hope that our Mars probes will discover nothing. It would be good news if we find Mars to be completely sterile. Dead rocks and lifeless sands would lift my spirit.

Conversely, if we discovered traces of some simple extinct life form—some bacteria, some algae—it would be bad news. If we found fossils of something more advanced, perhaps something looking like the remnants of a trilobite or even the skeleton of a small mammal, it would be very bad news. The more complex the life we found, the more depressing the news of its existence would be. Scientifically interesting, certainly, but a bad omen for the future of the human race.

Detta är inledningen på Bostroms uppsats Where are they? Why I hope the search for extraterrestrial life finds nothing från 2008. Hur kommer han då fram till denna ovanliga slutsats? För att svara på det behöver vi diskutera det stora filtret - The Great Filter - ett begrepp som lanserades av den amerikanske ekonomen och vildhjärnan Robin Hanson i en banbrytande uppsats från 1998.¹

Det stora filtret är i sin tur nära förknippat med med Fermis paradox, som jag nyligen flaggade för här på bloggen. Fysikern och Noblelpristagaren Enrico Fermi utropade plötsligt, under en lunch 1950 tillsammans med några kollegor, "Where is everybody?" och levererade snabbt några överslagskalkyler som stöd för uppfattningen att vår planet rimligtivs borde ha tagit emot besök av utomjordingar för länge sedan och många gånger om.

Redan 1998 då Hanson skrev sin uppsats fanns skäl att anta även andra stjärnor än solen har planetsystem, och att det i det synliga universum finns miljarder miljarder planeter som är av ungefär samma storlek som jorden och cirklar sin stjärna på lagom avstånd för att göra den beboelig för biologiskt liv. Sedan dess har observationer av exoplaneter givit stärkt stöd åt denna tanke. Då det på någon av alla dessa miljarder miljarder planeter - vår egen eller någon annan - uppstår en teknologisk civilisation på tillräckligt hög nivå, så erhåller den kapacitet att inleda en kolonisering av resten av universum som sprider sig i alla riktningar med nära ljusets hastighet. I bloggposten om Fermis paradox länkar jag till en video där Stuart Armstrong redovisar hur vi själva - inom loppet av några få århundraden (och förutsatt att vi inte har bättre saker för oss eller lyckats ta kål på oss själva) kommer att kunna realisera detta med hjälp av von Neumann-prober och en Dysonsfär.

Detta verkar dock inte ha hänt på någon planet inom vår ljuskon bakåt i tiden, då vi ju (vad det verkar) inte har koloniserats av utomjordingar. Med tanke på hur många planeter det verkar handla om, så hamnar vi i slutsatsen att det, även för en planet av lagom storlek och lagom nära sin stjärna, är ytterst osannolikt att liv utvecklas till en civilisation som inleder den stora koloniseringen av resten av universum. Låt oss ta vår egen planets historia som modell för hur det skulle kunna gå till. Någonstans i ursoppan uppstår RNA eller någon annan självreproducerande struktur, som så småningom ger upphov till prokaryotiskt encelligt liv, varefter utvecklingen rullar på med eukaryotiskt liv, sexuell fortplantning, flercelligt liv, djur med hjärnkapacitet nog att börja använda verktyg, och vår egen högteknologiska civilisation, varifrån steget (om vi får tro Armstrong) inte verkar vara så långt till att dra igång den stora koloniseringen av universum. Men eftersom utvecklingen som helhet - från livlös planet till färdig rymdkolonisatör - är så osannolik, så måste det på minst ett ställe längs utvecklingslinjen finnas en flaskhals i form av ett ytterst osannolikt steg. Det är detta som är det stora filtret.² Bostrom igen:

The Great Filter can be thought of as a probability barrier. It consists of one or more highly improbable evolutionary transitions or steps whose occurrence is required in order for an Earth‐like planet to produce an intelligent civilization of a type that would be visible to us with our current observation technology. You start with billions and billions of potential germination points for life, and you end up with a sum total of zero extraterrestrial civilizations that we can observe. The Great Filter must therefore be powerful enough—which is to say, the critical steps must be improbable enough—that even with many billions rolls of the dice, one ends up with nothing: no aliens, no spacecraft, no signals, at least none that we can detect in our neck of the woods.

Var finns då flaskhalsen (eller flaskhalsarna)? En fråga av stor betydelse för bedömningen av varthän mänskligheten är på väg, är om vi har passarat den eller inte. Om vi har passerat den ligger universum för våra fötter, men om vi inte har passerat den så betyder det att den ligger framför oss, och troligtvis att den kommer att förgöra oss innan vi tar det stora språnget ut i universum.

Kanske har vi passerat flaskhalsen. Kanske är t.ex. själva livets uppkomst en så ytterst osannolik händelse att vår egen planet troligen är den enda i hela universum som bär på liv. Eller kanske är det något av de övriga stegen på vägen mot avancerade tänkande varelser som vi själva som är ytterst osannolikt. Vi har tenderat att anta att eftersom alla dessa saker faktiskt har hänt, så är de antagligen inte så förfärligt osannolika, men vi vet i själva verket såpass lite om livets utveckling på detaljnivå att vi inte säkert kan slå fast detta.

Eller finns flaskhalsen framför oss? Carl Sagan och William Newman är i en uppsats från 1983 inne på den linjen. De föreslå att det skulle kunna vara en allmängiltig lag att samhällen som är tillräckligt aggressiva för att intressera sig för fullskalig kolonisation av världsrymden med nödvändighet kommer att förgöra sig själva, och att endast de fridsamt sinnade civilisationerna överlever. Deras galaktiska vision har något närmast Bullerbyaktigt över sig:

We think it possible that the Milky Way Galaxy is teeming with civilizations as far beyond our level of advance as we are beyond the ants, and paying about as much attention to us as we pay to the ants. Some subset of moderately advanced civilizatyions may be engaged in the exploration and colonization of other planetary systems; however, their mere existence makes it highly likely that their intentions are benign and their sensitivities about societies at our level of technological adolescence delicate.

Bostrom köper inte den visionen:

Even if an advanced technological civilization could spread throughout the galaxy in a relatively short period of time (and thereafter spread to neighboring galaxies), one might still wonder whether it would opt to do so. Perhaps it would rather choose to stay at home and live in harmony with nature. However, there are a number of considerations that make this a less plausible explanation of the great silence. First, we observe that life here on Earth manifests a very strong tendency to spread wherever it can. On our planet, life has spread to every nook and cranny that can sustain it: East, West, North, and South; land, water, and air; desert, tropic, and arctic ice; underground rocks, hydrothermal vents, and radioactive waste dumps; there are even living beings inside the bodies of other living beings. This empirical finding is of course entirely consonant with what one would expect on the basis of elementary evolutionary theory. Second, if we consider our own species in particular, we also find that it has spread to every part of the planet, and we even have even established a presence in space, at vast expense, with the international space station. Third, there is an obvious reason for an advanced civilization that has the technology to go into space relatively cheaply to do so: namely, that’s where most of the resources are. Land, minerals, energy, negentropy, matter: all abundant out there yet limited on any one home planet. These resources could be used to support a growing population and to construct giant temples or supercomputers or whatever structures a civilization values. Fourth, even if some advanced civilization were non‐expansionary to begin with, it might change its mind after a hundred years or fifty thousand years—a delay too short to matter. Fifth, even if some advanced civilization chose to remain non‐expansionist forever, it would still not make any difference if there were at least one other civilization out there that at some point opted to launch a colonization process: that expansionary civilization would then be the one whose probes, colonies, or descendants would fill the galaxy. It takes but one match to start a fire; only one expansionist civilization to launch the colonization of the universe.

Det kan vara frestande att ta vår egen existens som evidens för att vi inte passerat flaskhalsen. Om vår existens är så till den grad osannolik som en flaskhals bakom oss skulle implicera, är det inte då lite väl märkligt att vi faktiskt finns?³ Bostrom menar emellertid att detta är ett felslut:

Whether intelligent life is common or rare, every observer is guaranteed to find themselves originating from a place where intelligent life did, indeed, arise. Since only the successes give rise to observers who can wonder about their existence, it would be a mistake to regard our planet as a randomly‐selected sample from all planets.

Jag kan tillägga att den som använder sig av argumentet "liv finns här på jorden och borde därför vara vanligt förekommande i universum" behöver förklara hur detta argument skiljer sig från (det uppenbart galna, men till sin struktur identiska) argumentet "här på jorden spelar vi Alfapet och lyssnar på jazz, varför dessa aktiviteter förmodligen är vanligt förekommande i universum".

Vi vet inte om det stora filtrets flaskhals är före eller efter oss. Bostroms poäng, som motiverar titeln på hans uppsats och de stycken jag inledningsvis citerade, är följande.⁴ Om vi upptäcker liv på andra planeter, så tyder det på att flaskhalsen inte ligger i början av vår utvecklingslinje. Ju mer avancerat liv vi finner därute, desto större del av vår utveckling kan uteslutas som läge för flaskhalsen, och desto större är risken att flaskhalsen ligger framför oss.

Fotnot

1) Mycket av tankarna i Bostroms uppsats - inklusive synen på vad det skulle innebära att upptäcka utomjordiskt liv - återfinns redan hos Hanson. Jag rekommenderar varmt båda uppsatserna.

2) Det stora filtret har mycket gemensamt med det kanske mer kända begreppet Drakes ekvation.

3) Sagan och Newman verkar implicit stödja sig på denna tanke, då de ställer den retoriska frågan "Which is more likely, that in a 15-billion-year-old contest with 10²³ entrants, we happen, by accident, to be the first or that there is some flaw in [the argument for nonexistence of other advanced civilisations]?"

4) Noggranna läsare av denna blogg har redan hört Max Tegmark lägga fram samma slutsats i det videoföredrag jag länkar till här.