MEEM'64, Evolutie, Ideeën, Taal en Creativiteit

Gerard van de Schootbrugge (alias Gerard Espunt)

0138

Praatje, 20 september 2019


De Fermi Paradox 1. “Where is everybody?”


Enrico Fermi, jaren veertig



Wij willen ruimte en we willen erin. En wij willen iedereen ‘out there’ die het horen kan en horen wil, laten weten dat wij er ook nog zijn. De vraag is of dit wel zo verstandig is. Zijn we misschien niet iets te naïef? Mogen we er zomaar vanuit gaan dat buitenaardse intelligenties Extra-Terrestrial Intelligence, ETI), want daar hebben we het over, als ze maar intelligent genoeg zijn, ons wel aardig zullen vinden? Een stoeltje zullen bijschuiven aan de grote ETI-tafel? Of is dat ETI-tafeltje een tafeltje voor een vrijgezel die graag op zichzelf blijft, aan zichzelf genoeg heeft, of misschien zelfs wel bang is dat anderen (aliens) net zo bang en/of kwaadaardig zijn als hijzelf? Misschien niet het risico wil lopen een vijand aan tafel te krijgen. Dit zijn vragen waar we in dit artikel tegenaan zullen lopen. Een van degenen die beroemd werd met een dergelijke vraag, was Enrico Fermi. Waarom hij wel en al die anderen niet? Wat zeker meegespeeld heeft is de status van Fermi. Een befaamd fysicus en nobelprijswinnaar.

Kiekeboe

Ons helemaal verstoppen kunnen we eigenlijk al niet meer. We hebben al ‘aangebeld’. Het meest romantische statement dat we de ruimte in gestuurd hebben is ongetwijfeld de gouden plakette waarmee de ruimteverkenner Pioneer 10 nu op weg is naar de ster Aldebaran. De verkenner werd op 3 maart 1972 vanaf Cape Canaveral (nu Cape Kennedy) op weg gestuurd naar Jupiter. Na 21 maanden en bijna een miljard kilometer scheerde hij op 4 december 1973 op een afstand van 132.252 km. langs Jupiter. De Pioneer 10 werd vervolgens het eerste ruimtevaartuig dat uit het zwaartekrachtveld van de zon en zijn planeten wist te ontsnappen. Na de passage van Jupiter kreeg hij in het zwaartekrachtveld van Jupiter een ‘kosmische zwieper’ die hem op een koers richting de ster Aldebaran bracht. IJs en weder dienende moet hij daar over 2 miljoen jaar aankomen. Zo!



















Gouden plakette aan boord van de ruimteverkenner Pioneer 10, die ons zonnestelsel heeft verlaten en nu richting de ster Aldebaran koerst waar hij over 2 miljoen jaar zal aankomen.


Het zou kunnen, minieme kans, dat Pioneer 10 onderweg wordt opgemerkt door een buitenaardse intelligentie. Om die intelligentie een handje te helpen bij het achterhalen van de herkomst van het bijzondere object(je) heeft Pioneer 10 een gouden plakette aan boord met aanwijzingen. Een idee van de sterastronoom Carl Sagan, een van de grote voorvechters van het SETI-project (Search for Extra-Terrestrial Intelligence). De plakette zal bij de vinder ongetwijfeld opwinding veroorzaken, maar wel van een ander karakter dan op Aarde gebeurde. Er was hier bij ons namelijk nogal wat consternatie toen bekend werd dat er onder meer een naakte man en een naakte vrouw op zijn afgebeeld. Sommige verontrusten konden zich blijkbaar niet voorstellen dat een hoogbegaafde ruimtekwal zo’n opwindende afbeelding toch wat anders zal ervaren. Onderaan de plakette staat ons zonnestelsel afgebeeld waaruit de herkomst van de verkenner zou kunnen worden afgeleid. Links staan veertien pulsar-locaties, met onze zon in het midden als referentie. De trillingsfrequentie van een zuurstofatoom ten slotte dient als ijking voor de stralingsenergie van de pulsars.

Intelligente signalen?

Ook die pulsars kunnen nog voor verwarring zorgen. Het is niet te hopen dat zij die de plakette in hun tentakels krijgen net zo in de war raken van het pulsarfenomeen als wij hier op aarde. Wij aardlingen ontdekten de eerste pulsar in 1963. Ik was net begonnen met mijn studie wis- en natuurkunde met als bijvak sterrenkunde. De pulsar was net even te nieuw voor het bijvak. Pulsars, ze zijn wel eens omschreven als kosmische knipperbollen. Vanwege de hoge en zeer stabiele ‘knipperfrequentie’ werd even serieus rekening gehouden met de mogelijkheid dat het hier om een kunstmatig radiosignaal van een buitenaardse beschaving ging! De Telegraaf, zoals bekend ook galactisch graag gelezen, bracht dit vermoeden groot op de voorpagina. Niet lang daarna bleek het om een nieuw stertype te gaan: een supersnel roterende neutronenster (een klein sterretje bestaande uit neutronen met een extreem grote soortelijke massa), een soort vuurtoren. Deze ontdekking haalde de voorpagina’s niet.

Na het verlaten van het zonnestelsel in de jaren ’80 ging de Pioneer 10 nog vele jaren door met metingen. Pas op 23 januari 2003, na een missie van bijna 31 jaar, gaf NASA zijn verkenner opdracht om het laatste nog functionerende wetenschappelijke instrument aan boord (de geigertelescoop) uit te schakelen. Pioneer 10 antwoordde niet meer, zijn zender was uitgeput, de afstand te groot. De eerste geslaagde verkenner van Jupiter was in alle eenzaamheid aan zijn verre reis naar Aldebaran begonnen. Nog twee miljoen minus dertig jaar te gaan. Op 2 januari 2019 had de ruimteverkenner een afstand van ruim 18 miljard km afgelegd. Zijn snelheid ten opzichte van de zon bedroeg toen 43.000 km/uur. Aldebaran (afstand 68 lichtjaar) is een zogenaamde rode reus, de helderste ster in het sterrenbeeld Stier. Het zal onderweg heel, heel lang heel, heel stil blijven. Tenzij er onderweg iets …. heel, heel intelligents langszij komt om poolshoogte te nemen. In het heelal is de menselijke maat ver te zoeken. Maar hoe zit het dan met het maatje van de mens? Daar gaat het ons hier om.

Onze Swieber

De kans dat de Pionier 10 (en Pioneer 11, Voyager 1 en 2) ons bestaan op afzienbare termijn verraden, lijkt me niet groot. Ze gaan gewoon veel te langzaam. Anders is het met de signalen die wij middels tv-zenders, radio-zenders en allerlei andere bronnen van elektromagnetische stralingen de ruimte in lekken. Die verspreiden zich immers met de lichtsnelheid door de ruimte (ongeveer 25.000 keer zo snel als de Pioneer 10). Hoe moeilijk moet het zijn om uit beelden van Swiebertje, hoe zwak ook, vergaande conclusies te trekken omtrent de intelligentie van de zendgemachtigden? De eerste uitzending Pas op, Swiebertje uit 1961 (Nomen est Omen) komt over tien jaar bij Aldebaran aan. Dat is andere koek!

Internet vanuit de ruimte. Elon Musk wil een netwerk van 12.500 communicatiesatellieten uitrollen. Een beetje handige alien moet dit ooit gaan opmerken.


We staan overigens op het punt om nu ook de laatste voorzichtigheid te laten varen. De grote Amerikaanse internetbedrijven zijn namelijk begonnen de mondiale internetstructuur naar de ruimte te verplaatsen. Op zoek naar meer capaciteit. Die structuur zal bestaan uit een netwerk van satellieten die met elkaar en met ons moeten gaan communiceren. De eerste zestig zijn onlangs door Elon Musk in één keer gelanceerd, wat op zich al weer tot de nodige UFO-opwinding leidde omdat mensen ineens een wonderlijk treintje lichtstippen aan de hemel zagen voortsnellen. Het moeten er, als Elon Musk zijn zin krijgt en het project lukt, zo’n 12.500 worden. Als dat niet gaat opvallen in de grote buitenwereld! Astronomen daarentegen zijn bang dat hun werk vanaf het aardoppervlak behoorlijk verstoord zal gaan worden. Niet zien, wel gezien worden. Zo kan het gaan.

100 lichtjaar

Even weer met beide benen op onze Aardse grond. Het genereren en ontvangen van elektromagnetische signalen is hier (los van de lichtbeelden die via het gereflecteerde zonlicht de ruimte instralen), op onze planeet, ongeveer een eeuw geleden begonnen. Daarvoor waren we in dit opzicht totaal blind en stom. De eerste betekenisvolle signalen zijn dus 100 jaar onderweg en hebben intussen een afstand van 100 lichtjaar afgelegd. Buitenaardse beschavingen die verder van ons af leven dan 100 lichtjaar kunnen nog niets van ons hebben opgevangen. Zij kunnen dus ook nog niet op de hoogte zijn van ons bestaan. Als ze rondzwerven wordt het verhaal natuurlijk anders. Andersom geldt deze beperking natuurlijk niet. Wij zouden, in theorie, tekenen van elektromagnetisch ingebedde intelligentie van veel verder weg kunnen ontvangen als de betreffende beschaving al veel eerder dan een eeuw geleden begonnen is met ‘uitzenden’. En het is zeer wel denkbaar dat buitenaardse astronomen erin zijn geslaagd de samenstelling van onze atmosfeer vast te stellen. Ze zullen dan waterdamp hebben aangetroffen en veel meer zuurstof dan je op zuiver chemische gronden zou kunnen verklaren. Water(damp) is een belangrijke, waarschijnlijk zelfs onmisbare, levensvoorwaarde. Een constante overmaat zuurstof is een heel sterk teken van leven.

SETI


















Ooit was de radiotelescoop van Arecibo met zijn 300 meter doorsnede ons grootste 'oor'. Maar de Chinezen willen niet achterblijven. Sinds kort luisteren ze mee met hun FAST-telescoop met een diameter van 500 meter. Hij staat in Pintang, in het zuidwesten van China.


Reeds in 1974 is de enorme Arecibo-radiotelescoop in Puerto Rico ingezet om een, zij het nogal symbolische, boodschap de wereldruimte in te sturen. Een beetje als een openingsstunt bij de ingebruikname van het nieuwe instrument. Deze zogenoemde Areciboboodschap was gericht op de bolvormige sterrenhoop M13 in het sterrenbeeld Hercules. De cluster bestaat uit zo’n  honderdduizend sterren en staat op een afstand van 25.000 lichtjaar, buiten de schijf van onze melkweg waar hij wel bijhoort. De meeste sterren in M13 zijn extreem oud, 12 á 13 miljard jaar. Zolang moet men in die contreien dus nog geduld hebben. Als ze per ommegaande reageren duurt het vervolgens opnieuw 25.000 jaar voor een bericht van ontvangst ons bereikt. En zoals wij allemaal weten: er kan in 50.000 jaar een hoop gebeuren. Ook het allerergste…https://nl.wikipedia.org/wiki/Areciboboodschap

Na lang aarzelen heeft NASA besloten om de zoektocht naar buitenaardse intelligenties toch maar eens serieus aan te pakken. In 2000 is het SETI-Project van start gegaan. En een beetje publiciteit is ook voor NASA natuurlijk ook nooit weg. De politiek heeft zo nu en dan een mooi verhaal nodig anders verdwijnt het belastinggeld naar andere bestemmingen. Dichterbij. Grijpbaarder.

Het SETI-Project van NASA volgt twee sporen. Op spoor 1 worden worden ongeveer 850 zonachtige sterren in een straal van 75 lichtjaar vanaf de Aarde met radiotelescopen onderzocht. Op spoor 2 worden radio-ontvangers ingezet die al gebruikt worden om satellieten mee te volgen: het Deep Space Network. De verwerking van de enorme datastroom gebeurd gedistribueerd. Vrijwilligers kunnen zich aanmelden bij SETI@home. Zij krijgen een klein stukje van de datastroom te verwerken. Vooralsnog, maar hoe lang zijn we nu helemaal pas bezig, is er nog niets opmerkelijks opgevist.

Bestaan ze nu wel of niet?

Mijn geloof in het bestaan van buitenaardse wezens, zo niet beschavingen, heeft een grillige ontwikkeling doorgemaakt. Voortdurend wisselden en wisselen nieuwe inzichten elkaar af. Ik slinger heen en weer tussen geloof en ongeloof, misschien zelfs tussen hoop en wanhoop. Het thema wordt complexer en misschien ook wel spannender. Want spannend zijn ze, die veronderstelde aliens.

Als diepgelovig katholiek jongetje accepteerde ik zonder enige aarzeling de leerstelling dat de mens een unieke positie innam in de schepping. Geschapen naar Gods beeld en gelijkenis. Het was mij volkomen duidelijk dat er met Adam en Eva, en alles wat daar op volgde, iets bijzonders aan de hand was. Eenmalig. Niet voor herhaling vatbaar. Al helemaal niet op een ander hemellichaam. Het duurde enige tijd voordat ik begreep dat niet de mens gelijkenis vertoonde met zijn schepper maar dat het eerder andersom was. En bovendien, mensachtigen op andere werelden pasten misschien niet in het plaatje, maar in het grotere roomse verhaal deden “wezens van elders” wel degelijk mee. Er waren immers engelen en gevallen engelen, duivels dus. Ze huisden in andere sferen. De engelen in hogere, de duivels diep onder de grond. Beide konden zich aan de mens kenbaar maken, al dan niet in vermomming. Het woord engel stamt van het Griekse angelos dat boodschapper betekent. Engelen zijn bijzondere ruimtevaarders.

Parallelle universa?

Naarmate ik meer leerde over het heelal en onze positie daarin, ontstond er in mijn hoofd naast het bijbelse universum plaats voor een “parallelle werkelijkheid”: het universum van de wetenschap. Mijn inzicht in dat wetenschappelijk universum kreeg in 1959 of daaromtrent een flinke zet toen ik voor mijn verjaardag een tweedehands maar nog gaaf exemplaar van een boek kreeg met de titel Het Heelal. Zijn bouw en zijn vraagstukken (eerste verschijning in 1930, dus erg actueel was het niet, maar de wetenschap ontwikkelde zich toen gelukkig ook wat minder snel). Auteur was de beroemde Engelse astronoom Sir James Jeans. In zijn boek besteedde hij onder meer aandacht aan zijn, toentertijd vrij breed gedeelde, idee dat de planeten van ons zonnestelsel (andere planetenstelsels waren toen nog puur speculatief) ontstaan waren uit het materiaal dat een passerende ster uit de zon had getrokken. Gezien de vrijwel totale leegte van het heelal moest dit wel een unieke gebeurtenis zijn geweest. We waren dan wel niet meer het Bijbelse centrum van het heelal, we waren dus nog wel degelijk uniek. Planeten waren zeldzaam, planeten met leven zeldzamer en planeten met intelligente wezens moesten haast wel uniek zijn.

Ooit schiep de mens zijn goden om het bestaan, zijn bestaan, betekenis te geven en steun te zoeken. De moderne wetenschap kwam met een beter verhaal, vond ze zelf. Er is geen betekenis. Punt. En de mens is niet meer dan het product van toeval en/of doelloze wetmatigheid waaruit niet valt te ontsnappen. De mens is misschien bijzonder, maar in ieder geval niet zo bijzonder dat alles om hem en om de planeet waarop hij verkeert, draait. Veel wetenschappers vonden en vinden deze boodschap erg stoer en peperen hem de verbijsterde mensheid graag in. We moeten er maar aan wennen en het verder vooral zelf maar uitzoeken, individueel en als gemeenschap.

Joseph Weizenbaum

Er zijn twee wezenlijke problemen: 1) hoe sterk is de nihilistische claim, 2) welk recht heeft de wetenschap om mensen het recht te ontzeggen te geloven, dat wil zeggen zaken te aanvaarden waarvoor geen harde bewijzen bestaan en die buiten het bereik van de wetenschap vallen? Wetenschappers zullen tegenwerpen dat deze gelovigen onwetenschappelijk bezig zijn, zich laten leiden door priesters, goeroes, charlatans, gekken, oplichters, bedenk het maar. En valt niet alles onder de wetenschap? Dat valt nog te bezien. Ook de wetenschap start met onbewijsbare uitgangspunten. Fysicus Frans Saris schreef ooit een boekje met als titel: Alles is fysica, maar fysica is niet alles. Professor Joseph Weizenbaum (1923 – 2008), een van de vaders van de kunstmatige intelligentie, verwoordde het zo:

Er zijn drie stellingen die iedere natuurwetenschapper moet aannemen om ook wetenschappelijk te kunnen werken:

1.     Het universum gedraagt zich wetmatig.

2.     De natuurwetten gelden overal en altijd.

3.     Beide stellingen zijn aannames en kunnen niet bewezen worden.

Veel wetenschappers gaan volgens Weizenbaum nog een stap verder. Zij claimen zaken die volgens Weizenbaum eenvoudig te weerleggen zijn:

-         De natuurwetenschap is de enige bron van kennis over de werkelijkheid.

-         Ieder aspect van de werkelijkheid is berekenbaar.

We voegen er nog aantoe dat de wetenschap zich bezighoudt met de vraag hoe de wereld in elkaar zit en functioneert, terwijl de gemiddelde mens ook en misschien wel vooral worstelt met de vraag waarom (betekenis). Omdat wetenschappers ook mensen zijn, duikt uiteraard ook in de wetenschap de waaromvraag regelmatig op. Sommige wetenschappers geloven in een theorie van alles waarmee ook die waaromvraag beantwoord zou kunnen worden. Ik ben ervan overtuigd dat dit een illusie is. Een universele verklaring / beschrijving van de voor ons waarneembare wereld lijkt me wel tot de mogelijkheden behoren.

Niet alle lezers zullen bekend zijn met de figuur Weizenbaum. Daarom nog even het volgende intermezzo. Weizenbaum kwam in 1964 bij het MIT. Daar ontwierp hij in 1966 het computerprogramma ELIZA, waar hij grote bekendheid mee verwierf. Mensen konden met ELIZA ‘praten’ en deden dat graag omdat het leek alsof er een zeer empathische psycholoog aan het woord was. Een van de trucs was dat ELIZA vragen terugkaatste als open vragen. Dit type programma’s worden nu chatterbots genoemd. Weizenbaum was onthutst toen bleek dat veel gebruikers het programma serieus namen. Beroemd is het verhaal van zijn secretaresse die op een zeker moment intimiteiten aan ELIZA toevertrouwde. Zij was op de hoogte van de (beperkte) ins en outs van ELIZA. Maar toen haar baas binnenliep, vroeg ze hem toch vriendelijk om even buiten te blijven. Weizenbaum werd van lieverlee een van de leidende critici van de ontwikkelingen op AI (Kunstmatige Intelligentie)-gebied.

Paradoxen en verbeeldingskracht

De successen van de moderne wetenschap zijn imposant. Overdonderend. Het menselijk brein, ooit tot ontwikkeling gekomen omdat het een succesvolle innovatie bleek in de strijd om het bestaan, is duidelijk tot heel veel meer in staat dan aanvankelijk noodzakelijk was. Op zich al een opmerkelijk en niet voordehandliggend gegeven. Dat brein bezit het vermogen om telkens weer vanuit (ogenschijnlijke) paradoxen nieuwe wegen in te slaan op basis van verbeeldingskracht en logica. Einstein hield ons terecht voor dat verbeeldingskracht belangrijker is dan kennis. Zonder verbeeldingskracht wordt het lastig om kennis te ontwikkelen. En ons brein voelt intuïtief aan dat het bestaan rijker, veel rijker is dan dat wat de moderne wetenschap vermag te beschrijven. Intelligente machines zijn in zekere zin ook aliens. Buitenaardse beschavingen hoeven niet per se en exclusief een biologische oorsprong te hebben. Allerlei varianten van de combinatie van bio en techno zijn tegenwoordig denkbaar. De eerste, voorzichtige stappen op weg naar de ontwikkeling van cyborgs worden intussen gezet.

Als je een god kunt scheppen kun je hem ook weer afschaffen. Dat hebben we, zeker in ons verlichte deel van de wereld, van nabij meegemaakt. Maar daarmee is de behoefte aan zingeving niet verdwenen. De vraag is dan ook gerechtvaardigd wat de wetenschap op dit punt te bieden heeft. Als de wetenschappelijke schoenmaker zich bij zijn leest houdt, weinig. Maar mensen zullen blijven vragen en zoeken. Zoals een kind: Waarom? Waarom? Waarom? En uiteindelijk zullen ze hun eigen verhalen en goden blijven maken.

Hoe houden we het universum voor onszelf?

















Heelallen naast heelallen in heelallen, zie hier een artist impression van het multiversum, een concept intussen breed wordt geaccepteerd. Een van de bolletjes zijn wij. In dat uitdijende bolletje zitten miljarden melkwegstelsels met elk miljarden sterren en vrijwel al die sterren zijn omringd door planeten. Je zou zeggen, genoeg plek om leven te baren.


Zo nu en dan loopt de wetenschap tegen zaken aan die op een vorm van sturende intelligentie wijzen. Het antropisch principe bijvoorbeeld. We komen er nog op terug. Heel kort: de wetten die in het universum heersen, lijken zo te zijn “ingesteld” dat intelligent leven kan ontstaan (wij dus, of op zijn minst iedereen die het betoog tot hier heeft willen volgen). Volgens sommigen was daar een extreem nauwkeurige fine-tuning van allerlei fysische grootheden voor nodig. Dit zou je kunnen interpreteren als een doelgerichte actie. Van wie? Van wat? Of is het niet meer dan een open deur? Een tautologie. Wij zijn er nu eenmaal. Punt. Ongemakkelijke vragen die soms ontaarden in breinbrekers. Om ze te ontlopen zoeken astronomen en fysici gedreven naar ontsnappingsroutes. Terecht, want een schepping die een vorm van intelligent design uitstraalt, waar een bedoeling achter zit, is volstrekt in strijd met de uitganspunten van de moderne wetenschap. Ondergraaft zijn uitgangspunten. Verwarrend zo niet ondermijnend. De belangrijkste uitweg is op dit moment het idee van het multiversum. Er is niet één heelal, ons heelal, er bestaan oneindig veel verschillende heelallen, allemaal met hun specifieke eigenschappen. Als alles voorkomt, dan hoeft het niet te verbazen dat daar ook een heelal-mutant bijzit waarin intelligent leven kan ontstaan. En omdat we het over oneindig veel hebben, moeten we zelfs aannnemen dat er oneindig veel levenbarende heelallen zijn, naast alle andere dode, onvruchtbare varianten (ook allemaal in oneindige aantallen). Probleem opgelost! Of misschien toch een ander probleempje binnengehaald? Een al even curieuze weg volgen zij die het mogelijk achten dat wij, en alles om ons heen, deel uitmaken van een computersimulatie (Matrix). Een andere slimme manier om de finale antwoorden wat verder voor ons uit te schuiven. Het lijkt science fiction, en dat is het ook, maar er wordt door serieuze lieden over nagedacht.

Een vergelijkbare vraag duikt op als we nadenken over het onstaan van ons heelal. Een begin uit het absolute niets vraagt heel wat verbeeldingskracht. Daarom liever een eeuwige superruimte, een multiversum, vol met universa in alle maten en soorten, en voortdurend nieuwe baby-universa producerend. Bent u er nog? Krankzinnig? Toch wordt het idee breed geaccepteerd in kringen van fysici en kosmologen. Je moet dan wel willen aannemen dat het in zo’n geval een eeuwigheid moet hebben geduurd voordat wij in gang werden gezet. Misschien is zo’n multiversum tijdloos en gaan er pas klokken lopen in een baby-universum na de geboorte ervan. Valt de ontdekking van de hemel misschien samen met de ontdekking van, of het geloof in een multiversum? Hoe het ook zij, je moet dan ook accepteren dat de ambitie van de wetenschap om alles wat we zien en weten vanuit een universeel principe te verklaren, ijdel is. Alles is immers in iedere vorm aanwezig. En dat bevalt fysici ook niet echt.

Tja…, het valt niet mee om God buiten het verhaal te houden. Maar er is geen keus. En God het verhaal binnensmokkelen is al even onvoorstelbaar. Misschien zal de mens moeten accepteren dat zijn productieve en creatieve brein grenzen kent. Misschien moeten we wel accepteren dat we nooit achter ‘de waarheid’ zullen komen, begrijpen hoe de wereld in essentie in elkaar zit en functioneert. Ook deze inzichten komen overigens in de moderne natuurkunde op. Als die grenzen bestaan, en veel wijst daarop, ontstaat er weer ruimte voor de verbeelding. Verbeelding waarmee we ons eigen bestaan een doel en een betekenis kunnen geven. Zonder gaat het niet lukken! Ik nodig jullie nu uit kennis te maken met Enrico Fermi.


Enrico Fermi














Chicago, 2 december 1942. Prent van het moment waarop voor het eerst in de geschiedenis (van ons aardlingen) een kernreactor kritisch wordt (beheerste kernsplijting warmte produceert).  De experimentele kernreactor werd o.l.v. Enrico Fermi ontworpen en gebouwd.


In dit artikel zal met enige regelmaat de naam Fermi vallen, vooral in relatie tot een quasi-paradox, die in sommige kringen de gemoederen al geruime tijd bezighoudt, de Fermi Paradox. Tijdens een lunch met enkele collega’s zou de beroemde fysicus Enrico Fermi de gedenkwaardige vraag hebben gesteld: ‘Where is everybody?’ Fermi doelde op buitenaardse intelligenties. Het was 1950. Fermi had een hoofdrol gespeeld in de ontwikkeling van de atoombom die Japan tot overgave dwong. Net zoals tafelgenoot Edward Teller. Middenin de Koude Oorlog waren beiden op dat moment ook nauw betrokken bij de productie van een nieuw en nog veel vernietigender wapen: de waterstofbom. En alsof de tijden nog niet roerig genoeg waren, kwamen er in, maar vooral ook direct na de oorlog berichten over een nieuwe bedreiging, ditmaal van buiten de aarde. Unidentified Flying Objects (UFOs), vaak in de vorm van een discus zodat al snel de naam Vliegende Schotels populair werd. Overigens zijn er ook uit vroegere tijd de nodige meldingen bekend van opmerkelijke vliegende objecten c.q. lichtverschijnselen. De meeste zijn niet goed meer naar waarde te schatten.

 

“Where is everybody?” (Enrico Fermi, 1950)

De uitdagende vraag van Fermi: Where is everybody?, was lang een soort wetenschappelijke legende die onder meer door Carl Sagan werd gebruikt. In Physics Today, augustus 1985, staat op pagina 12 en 13 een ingezonden brief van Eric M. Jones van Los Alamos National Laboratory waarin op basis van de herinneringen van direct betrokkenen verslag wordt gedaan van de “bijeenkomst” uit 1950 waarbij deze vraag aan de orde werd gesteld. Tien jaar later (1961) duikt de essentie van de discussie weer op in de gedaante van de beroemde formule van Drake – Green Bank. De formule is bedoeld om het aantal intelligente beschavingen in onze melkweg te berekenen die in staat geacht moet worden om elektromagnetische informatie uit te zenden (zoals radiostraling). Straling die in principe detecteerbaar zou kunnen zijn voor voldoende gevoelige ontvangers (lees radiotelescopen). De astronoom Frank Drake was samen met Carl Sagan een van de eersten die pleitte voor iets als een SETI-programma (Search for Extra-Terrestrial Intelligence).

Hieronder een deel uit de bovengenoemde ingezonden brief.

Fermi did make the remark during a lunchtime conversation in 1950. His campanions were Emil Konopinski, Edward Teller and Herbert York. All three have provided accounts of the incident. We begin with Konopinski: When I joined the party, I found being discussed evidence about flying saucers. That immediately brought to my mind a cartoon I had recently seen in the New Yorker, explaining why public trash cans were disappearing from the streets of New York City. The New York papers were making a fuss about that. The cartoon showed what was evidently a flying saucer sitting in the background and, streaming toward it, "little green men" (endowed with antennas) carrying the trash cans. More amusing was Fermi's comment, that it was a very reasonable theory since it accounted for two separate phenomena: the reports of flying saucers as well as the disappearance of the trash cans. There ensued a discussion as to whether the saucers could somehow exceed the speed of light.

Teller comments: I remember having walked over with Fermi and others to Fuller Lodge for lunch. While we walked over, there was a conversation which I believed to have been quite brief and superficial on a subject only vaguely connected with space travel. I have a vague recollection, which may not be accurate, that we talked about flying saucers and the obvious statement that flying saucers are not real. I also remember that Fermi explicitly raised the question, and I think he directed it at me, "Edward, what do you think? How probable is it that within the next ten years we shall have clear evidence of a material object moving faster than light?" I remember that my answer was "10 -6." Fermi said, "This is much too low. The probability is more like ten percent" (the well-known figure for a Fermi miracle). Konapinski says that he does not recall the numerical values, "except that they changed rapidly as Edward and Fermi bounced arguments off each other."

Teller continues: "The conversation, according to my memory, was only vaguely connected with astronautics, partly on account of flying saucers might be due to extraterrastrial people (here I believe the remarks were purely negative), and partly because exceeding light velocity would make interstellar travel one degree more real." "It was after we were at the luncheon table," Kanopinski recalls, "that Fermi surprised us with the question 'but where is everybody?' It was his way of putting it that drew laughs from us." York, who does not recall the preliminary conversation on the walk to Fuller Lodge, does remember that "virtually apropos of nothing, Fermi said, 'Don't you ever wonder where every-body is?' Somehow we all knew he meant extraterrestrials." Teller remembers the question in much the same way: "The discussion had nothing to do with astronomy or with extraterrestrial beings. I think it was some down-to-earth topic. Then, in the middle of this conversation, Fermi came out with the quite unexpected question 'Where is everybody?' The result of his question was general laughter because of the strange fact that in spite of Fermi's question coming from the clear blue, everybody around the table seemed to understand at once that he was talking about extraterrastrial life. I do not believe that much came of this conversation, except perhaps as a statement that the distances to the next location of living beings may be very great and that, indeed, as far as our galaxy is concerned, we are living somewhere in the sticks, far removed from the metropolitan area of the galactie center." York believes that Fermi was somewhat more expansive and "followed up with a series of calculations on the probability of earthlike planets, the probability of life given an Earth, the probability of humans given life, the likely rise and duration of high technology, and so on. He concluded on the basis of such calculations that we ought to have been visited long ago and many times over. As I recall, he went on to conclude that the reason we had not been visited might be that interstellar flight is impossible, or, if it is possible, always judged to be not worth the effort, or technological civilization does not last long enough for it to happen." York confessed to being hazy about these last remarks. In summary, Fermi did ask the question and, perhaps not surprisingly, issues still debated today were part of the discussion. Certainly the line of argument that York remembers became familiar a decade later as the Drake-Green Bank Equation.

“Where is everybody?”, de vraag werd de essentie van wat in het vervolg de Fermi Paradox is gaan heten. We komen er uitgebreid op terug. Nu eerst nog enkele saillante gegevens over Fermi.

Ook in een wat breder verband zal de naam van de Italiaanse fysicus Enrico Fermi in deze tekst opduiken. En ik moet toegeven dat ik verbaasd stond toen ik ontdekte dat ik met een beetje fantasie van de verschillende Fermi’s een spannend verhaal kon smeden. Fermi zou er verbaasd van hebben gestaan. Of hij het ook gewaardeerd  zou hebben is wat minder zeker. Enrico Fermi leefde van 1901 – 1954. Hij ontving in 1938 de Nobelprijs voor zijn werk op het gebied van de quantummmechanica en de kernfysica.

Behalve in de Fermi Paradox, niet veel meer dan een losse opmerking van een briljante geest, is de naam Fermi onder meer verbonden met de klasse van elementaire deeltjes met een halftallige spin, zoals elektronen en protonen, die geregeerd worden door de Fermi-Dirac-statistiek en die fermionen worden genoemd. In de vaste-stoffysica is het Ferminiveau van belang, het kunstmatige element met atoomnummer 100 heeft de naam fermium gekregen. Fermi was een pionier op het gebied van de creatie van nieuwe, kunstmatige atoomsoorten die in de natuur niet voorkomen. Omdat ze “zwaarder” zijn dan uranium worden ze transuranen genoemd

Fermi stond aan het hoofd van het team dat de eerste kernreactor bouwde, waarin de eerste beheerste nucleaire kettingreactie plaatsvond (eind 1942). De reactor moest de brandstof leveren voor de eerste atoombom. Hij was een van de kopstukken van het Manhattanproject, opgezet om een atoombom te ontwikkelen. En een paar jaar later was hij ook nauw betrokken bij de ontwikkeling van de veel krachtiger waterstofbom.

Er is ook nog een Nederlandse voetnoot in Fermi’s levensverhaal die ik mijn lezers niet wil onthouden. In het najaar van 1924 studeerde Fermi bij Paul Ehrenfest, de opvolger van Lorentz in Leiden. Voor Fermi was het verblijf in Leiden een inspirerende ervaring. Zo werd hij door Ehrenfest in contact gebracht met Hendrik Lorentz en Albert Einstein (huisvriend van Ehrenfest en met groot respect voor Lorentz die belangrijk “voorwerk” had gedaan voor zijn relativiteitstheorie) en sloot hij vriendschap met een aantal jonge natuurkundigen, waaronder Samuel Goudsmit en Jan Tinbergen (later vooral bekend geworden als econoom, met in 1969 de Nobelprijs voor Economie).

De Fermi Gamma-Ray Space Telescope

We maken nu een flinke sprong in de tijd om uit te komen in 2008. In dat jaar werd de Fermi Gamma-ray Space Telescope in een lage baan om de aarde gebracht. De telescoop moest gammastraling gaan detecteren. Deze elektromagnetische straling (zoals ook licht) is zo energierijk dat ze zich vooral als een deeltjesverschijnsel manifesteert. Later in het verhaal zal hopelijk duidelijk worden waarom ik de telescoop hier opvoer. Gammastraling komt vrij bij radioactief verval in atoomkernen. Fermi was een pionier in de kernfysica, vandaar de naam van de telescoop. Er was een bijzondere reden om deze telescoop in te zetten. De ontdekking van zogenoemde gammaflitsen.

De waarnemingssatelliet bevat twee instrumenten: de Large Area Telescope (LAT) en de Gamma-ray Burst Monitor (GBM). De LAT werkt door gammastraling op te vangen die door zwarte gaten en pulsars wordt uitgestoten. Het bereik van de LAT gaat van 20 MeV tot meer dan 300 GeV. De elektronvolt (eV) is een energiemaat die in wereld van atomen en atoomkernen veel wordt gebruikt. De energie van een lichtfoton is enkele elektronvolts (eV). De LAT kan dus gammafotonen registreren die 100 miljard keer zo energierijk zijn als de fotonen die het zichtbare licht voor hun rekening nemen!

Gamma Ray Bursts (GRBs, gammaflitsen) werden in de jaren zestig ontdekt door de Amerikaanse Vela-satellieten die bedoeld waren om beproeving (of gebruik) van vijandelijke kernwapens in de ruimte (door de Sovjetunie) te detecteren. Na lang aarzelen kwamen de Amerikanen tot de conclusie dat de waargenomen gammaflitsen een buitenaardse oorsprong hadden. Op 8 mei 1997 registreerde de net gelanceerde Nederlands-Italiaanse satelliet BeppoSAX een nieuwe gammaflits met de code GRB 970508. Met de veel betere instrumentatie en met behulp van de enorme ESO-telescopen kon eindelijk worden aangetoond dat het hier om een extreem krachtige stralingsbron op zeer grote afstand ging. Deze flits kwam van een bron op een afstand van niet minder dan negen miljard lichtjaar. Kort daarna werd een link gevonden tussen zo’n stralingsstoot en het vergaan van zeer zware sterren. Het ging hier om de versmelting van twee kleine, extreem zware neutronensterren met een zwart gat als uitkomst. De onvoorstelbare hoeveelheid uitgestraalde energie ontstond in het laatste moment van de fusie. Sindsdien zijn ook andersoortige bronnen gevonden. De Fermi-satelliet signaleerde sinds 2008 een paar honderd GRBs per jaar. Gammaflitsen behoren tot de meest spectaculaire zo niet meest gewelddadige fenomenen in de kosmos. Zo’n flits in onze melkweg kan in een enorm gebied dood en verderf zaaien. Als er natuurlijk iets is om dood te gaan!

In het tweede deel gaan we na waarom we Ze nog nooit hebben gezien. Of geldt ook in dit geval de Wet van Cruyff: Je ziet het pas als je het doorhebt.

 

Espunt, 20 september 2019