Международный год астрономии 2009: Прогноз (экспертная оценка будущего астрономии)

Экспертная оценка будущего астрономии.

В год 400-летия современной астрономии, родившейся в Европе вместе с изобретением телескопа, хочется кинуть взгляд в будущее. Понятно, что заглянуть вперед на 400 лет мы не сможем, как не смог бы, наверное, Галилей представить себе тот фантастический прогресс науки и, в частности, астрономии, который произошел за четыре прошедших столетия.

Но давайте все же попробуем сделать коллективный прогноз развития нашей любимой звездной науки в ближайшие годы. Ясно, что прогнозировать открытия невозможно - на то они и открытия. Поэтому методом экспертной оценки мы попробовали прогнозировать сроки некоторых ожидаемых событий.

С этой целью в течение полугода (с декабря 2008 г. по июль 2009 г.) нами проводился опрос, в котором приняли участие как профессиональные астрономы, так и любители астрономии.

Результаты опроса представлены ниже в статье О.Ю.Малкова

Экспертная оценка будущего астрономии.

Прогноз по результатам опроса астрономического сообщества

О.Ю.Малков

1. Введение

Признавая выдающееся значение астрономии в жизни общества, а также в ознаменование четырехсотлетия использования Галилеем телескопа, Генеральная ассамблея ООН, по инициативе Международного астрономического союза и ЮНЕСКО, объявила 2009 год Международным годом астрономии (МГА). Это событие должно сыграть значительную роль в научной и культурной жизни народов Земли, а также является стимулом к дальнейшей кооперации между странами в поисках ответов на вопросы о происхождении и эволюции Вселенной и человечества.

Мероприятия МГА направлены на усиление общественной поддержки научных исследований, улучшение качества фундаментального образования на всех уровнях, привлечение интереса молодежи к научной деятельности, создание современных подходов популяризации астрономии. В частности, в качестве одного из мероприятий МГА, в течение нескольких месяцев проводился опрос астрономов (как профессионалов, так и любителей) с целью дать экспертную оценку будущего астрономии. Для этого был скомпилирован список из 35 вопросов формата "Когда произойдет то или иное событие / открытие, связанное с астрономией?" Список был подготовлен ведущими астрономами-популяризаторами, скорректирован научными журналистами и одобрен руководством Национального комитета российских астрономов и Научным советом по астрономии РАН. Список вопросов распространялся среди сотрудников астрономических учреждений и студентов, а также был размещен на сайте www.astronomy2009.ru. Результаты опроса астрономического сообщества были обработаны, и коллективный прогноз развития астрономии был доложен на всероссийской конференции "Астрономия и общество" (25-27 марта 2009, Москва).

По материалам конференции появились публикации как в традиционной, так и в электронной прессе (Lenta.ru, «Комсомольская правда», ИТАР ТАСС), включающие и прогноз по результатам опроса астрономического сообщества. Однако позже автор данной публикации заново обработал результаты опроса, учтя критические замечания к методике обработки, высказанные на конференции, а также некоторое количество не вошедших в первоначальный вариант ответов. Эта процедура не сильно изменила результаты, но заметно прибавила полученным оценкам точности. В настоящей публикации читателю предоставляется вторая и окончательная версия, исправленная и дополненная

2. Эксперты

Ответившие на вопросы анкеты эксперты условно подразделялись на две группы: т.н. профессионалы (сотрудники и аспиранты астрономических учреждений, выпускники и студенты астрономических отделений университетов) и т.н. любители. Ни в коей мере не умаляя заслуг любителей и памятуя о том, что астрономическая подготовка некоторых любителей зачастую превосходит подготовку профессионалов, мы все же обрабатывали результаты опроса для двух этих групп по отдельности, а затем сравнили их.

Профессионалы должны были, по условиям проведения экспертизы, подписывать свои прогнозы, чтобы организаторы могли убедиться в принадлежности эксперта к штату сотрудников того или иного астрономического учреждения. Любителям разрешалось оставлять прогнозы без подписи или подписываться псевдонимом. В любом случае, содержание и авторство конкретных экспертных анкет не разглашается организаторами.

В опросе приняло участие 119 профессионалов. 90 из них имеет научную степень. Если сравнить это число с количеством российских членов Международного астрономического союза (350 человек, что примерно соответствует числу российских ученых с научной степенью, ведущих активные исследования в области астрономии), то можно определить, что в создании коллективного прогноза приняло участии более четверти ведущих российских астрономов.

Любопытно посмотреть на распределение экспертов по их академическому статусу, который в определенной мере отражает степень вовлечения эксперта в проблемы астрономии, его компетентность, уровень осведомленности и т.п. Отношение «члены академии» – «доктора наук» – «кандидаты наук» – «сотрудники без ученой степени» выглядит в нашей выборке примерно так: 1:4:4:3. Это, в общем, соответствует отношению, типичному для среднего российского астрономического института, за исключением количества членов РАН, которых в нашей выборке непропорционально много (что, конечно, прибавляет вес результирующему прогнозу).

Опрошенные профессионалы работают в следующих организациях: АКЦ ФИАН, ГАИШ МГУ, ГАО РАН, "Земля и Вселенная", ИЗМИРАН, ИКИ РАН, ИНАСАН, ИПА РАН, ИПФ РАН, Иркутский ГУ, ИСЗФ СО РАН, КГУ, ПРАО АКЦ ФИАН, РФЯЦ-ВНИИТФ, САО РАН, СПбГУ, УрГУ, Физфак МГУ, ФТИ РАН, ЮФУ, Max-Plank IfA.

3. Обработка ответов

По условиям проведения опроса по каждому вопросу нужно было указывать год наступления события (например, 2050). . Разрешалось также давать ответы «никогда». Кроме того, эксперт не обязан был отвечать на все вопросы.

Помимо ответов этих трех видов (год наступления, «никогда» и «не знаю») в заполненных анкетах встречались и «нештатные» ответы. Так, зачастую эксперты указывали временной интервал (например, 2015-2020 или «сороковые»). Такие ответы, для упрощения обработки результатов, заменялись на средние значения по указанному интервалу (соответственно, 2018 и 2045). Ответы в виде «до 2100» и «после 2050» заменялись, соответственно, на «пессимистическое» 2100 и «оптимистическое» 2050. Ответы в виде «скоро», «сегодня», «вот-вот» заменялись на 2009.

Нередко эксперты давали ответ «это бессмысленно», «не нужно». Такие ответы приравнивались к «никогда». Ответы в виде «в любой момент» приравнивались к «не знаю». Наконец, иногда встречались ответы в виде «уже» или «уже, в 2004». Такие ответы свидетельствовали о недостаточной корректности формулировки вопроса, не учитывались при усреднении и обрабатывались отдельно.

По каждому из заданных вопросов необходимо было вычислить прогнозируемый год наступления события. Поскольку распределение ответов, вообще говоря, не являлось симметричным, применение традиционной методики вычисления среднего и дисперсии было некорректным. Вместо этого применялся «метод квантилей». В предположении, что 32% ответов лежат за пределами ошибки 1σ, отбрасывалось по 16% самых «оптимистических» (т.е. самых ранних по времени наступления события) и самых «пессимистических» (т.е. самых поздних по времени наступления события) ответов. В интервале оставшихся 68% вычислялось среднее (оно и считалось ответом на данный вопрос экспертизы), а ширина этого интервала определяла ошибку среднего.

Помимо этого, для каждого вопроса также вычислялась вероятность наступления события (единица минус относительное количество ответов вида «никогда»). Наконец, оценивался такой параметр, как «сложность» вопроса – его значение тем выше, чем меньшее число экспертов ответило на этот вопрос.

4. Прогноз развития астрономии: результаты.

4.1. Маловероятные события.

В этом разделе перечисляются события, которые, по мнению более половины ответивших экспертов, не произойдут никогда (в скобках указана вероятность наступления события).

Итак, маловероятные события:

обнаружение в Солнечной системе нового тела крупнее Марса (20%);
доказательство факта посещения Земли внеземной цивилизацией (26%);
обнаружение белых дыр (34%);
обнаружение сфер Дайсона (37%).

Последние два вопроса оказались и одними из самых сложных: на них дали ответ лишь 51% и 55% экспертов, соответственно.

4.2. События ближайшего будущего

В ближайшем будущем (до конца двадцатых годов нашего века) по мнению экспертов следует ожидать наступления следующих событий (указан год наступления события с ошибкой, в скобках указана вероятность наступления события):

2018+12/–6: астрономия снова станет обязательным предметом в российских школах (81%);
2024+11/–7: на Землю будет доставлен образец марсианского грунта (100%). В списке оказалось всего два события, в наступлении которых не сомневается никто из экспертов. Это – одно из них, второе (см. ниже) – разгадка природы гамма-всплесков.
2025+25/–13: будет обнаружена вода на Луне (61%);
2026+24/–11: будет создана постоянная астрономическая обсерватория на Южном полюсе Земли (90%). Этот вопрос оказался одним из самых простых; на него дали ответ 89% процентов экспертов.
2027+23/–12: будет разгадана природа гамма-всплесков (100%). При этом 14% респондентов на этот вопрос ответили «уже разгадана».
2028+22/–13: возобновится активное изучение Венеры (98%)

4.3. Тридцатые годы

Согласно коллективному мнению экспертов, тридцатые годы будут весьма богаты на события в области астрономии и исследования космического пространства:

2030+42/–15: будут обнаружены черные дыры промежуточной массы (85%). Этот вопросов оказался одним из самых сложных: на него ответило лишь 58% экспертов.
2032+28/–17: будут зарегистрированы гравитационные волны (96%)
2032+48/–17: будут обнаружены звезды с массами более 200 масс Солнца (52%). Обращаем внимание на сравнительно малую вероятность наступления этого события.
2033+17/–13: будет сооружен оптический телескоп диаметром 100 м (88%). Этот вопрос – также из списка простых; на него ответило 89% экспертов.
2034+66/–17: начнутся регулярные полеты частных космических кораблей (92%)
2036+14/–16: будут обнаружены спутники у спутников планет (66%).
2036+64/–21: будет обнаружена экзопланета, на которой присутствуют все четыре биомаркера: вода, углекислый газ, метан и кислород (97%)
2036+64/–21: будет разгадана природа темной материи (96%)
2039+21/–14: состоится высадка человека на Марс (96%)
2039+32/–19: для космических перелетов начнут использовать солнечный парус (78%)
2040+60/–25: будет однозначно доказано существование черных дыр (89%). При этом рекордное количество (30%) экспертов считают их существование уже доказанным.

4.4. Конец сороковых годов

Этот период ознаменуется следующими событиями

2046+39/–21: будет создана постоянная астрономическая обсерватория на Луне (96%)
2046+54/–26: будет разгадана природа темной энергии (97%)
2048+52/–28: человечество определит природу Красного пятна на Юпитере (99%). Примечательно, что 14% респондентов считает эту проблему уже решенной.

4.5. Шестидесятые годы

После десятилетнего «затишья» по мнению экспертов должны произойти следующие события:

2057+43/–37: туристические полеты в космос станут доступными не только единицам (84%)
2062+38/–27: состоится полет человека за орбиту Марса (94%)
2064+45/–34: человек получит первые образцы атмосферы Сатурна (88%)
2065+135/–45: будут обнаружены "кротовые норы" (58%). Ошибка ответа на этот вопрос впервые в списке превысила сотню лет.
2066+34/–31: человечество научится использовать внеземные источники сырья (92%)
2068+32/–32: человечество гарантированно защитит себя от угрозы астероидно-кометной опасности (73%). Симметрия в оценке ошибки ответа указывает на примерное равенство «оптимистов» и «пессимистов» по этому вопросу, оказавшемуся, кстати, весьма несложному: на него дали ответ 90% экспертов.

4.6. Конец XXI века

В конце нашего века ожидается наступление следующих событий:

2082+118/–52: доля солнечной энергии в энергетике человечества превысит 50% (74%)
2093+107/–43: начнет работать общественный транспорт по маршруту "Земля - Луна" (73%)
2096+213/–66: ожидается встреча Земли с метеоритом размером не менее Тунгусского (80%). Отрадно, что это событие произойдет, по прогнозам экспертов, только через 30 лет после того, как человечеству такие угрозы станут уже не страшны. Правда, ошибка оценки достаточно велика…

4.7. Не скоро, неточно и маловероятно

Вероятность последних двух событий в списке лишь незначительно превосходит 50%, а изрядная неточность в оценке времени наступления позволяет разместить их на шкале времени от середины нашего до конца XXV века.

2108+209/–83: будет обнаружен радиосигнал внеземной цивилизации (51%)
2170+330/–120: будет установлен контакт с инопланетянами (54%)

5. Экспертная оценка любителей

На вопросы экспертизы, помимо профессионалов, ответили 55 любителей астрономии. Эти ответы обрабатывались отдельно, и результаты обработки сравнивались с ответами профессионалов.

Основное отличие прогнозов двух групп экспертов следующее: практически все события, по мнению любителей, произойдут в более далеком будущем, чем оценивают профессионалы. То есть в целом любители настроены гораздо более пессимистично (или, если угодно, профессионалы – более оптимистично). В особенности это касается следующих вопросов (в скобках указаны года наступления события по версии профессионалов и по версии любителей):

обнаружение воды на Луне (2025, 2104);
обнаружение спутников у спутников планет (2036, 2192);
обнаружение «кротовых нор» (2065, 2115);
гарантированная защита человечества от угрозы астероидно-кометной опасности (2068, 2171);
встреча Земли с метеоритом размером не менее Тунгусского (2096, 2148);
установление контакта с инопланетянами (2170, 2265).

Примечательно, что по версии любителей встреча Земли с крупным метеоритом произойдет лет за 20 до того, как человечество научится защищаться от таких встреч (у профессионалов, напоминаем, последовательность этих двух событий обратная). Наконец, установление контакта с инопланетянами любители откладывают весьма существенно: до середины XXIII века.

Что же касается оценок вероятности наступления того или иного события, то они на удивление хорошо совпали у обеих групп экспертов. В этом ряду существуют только два исключения. Маловероятному (26%) с точки зрения профессионалов доказательству факта посещения Земли внеземной цивилизацией любители дают оценку вероятности 69%. Наоборот, вода на Луне, с точки зрения любителей, скорее всего, обнаружена не будет: по оценкам профессионалов и любителей вероятность этого события составляет 61% и 35%, соответственно.

6. Комментарии к ответам

По условиям проведения экспертизы участники, помимо ответов на вопросы, могли оставлять комментарии – как к конкретному вопросу, так и к списку вопросов в целом. Среди комментариев было довольно много скептических, вот далеко не полный их список: «очень странный перечень вопросов, половина составлена так, что допускает неоднозначное понимание», «2/3 астрономии совсем не рассмотрены», «много вопросов посвящено узким и частным проблемам, для которых не существует даже однозначного подхода», «в анкете полностью отсутствуют проблемы солнечной активности», «это все игры теоретиков», «некорректный вопрос», «какие еще доказательства нужны?» и т.п. В общей сложности около 10% экспертов выказывали ту или иную долю скепсиса. Эти высказывания свидетельствуют, конечно, не только о недостаточно тщательно подготовленном перечне вопросов, но и о несомненном интересе экспертов к затрагиваемым проблемам.

Справедливости ради следует отметить, что в комментариях нам довелось прочесть и слова одобрения: «Спасибо. Идея очень интересная». И хотя количество одобрительных комментариев (один!) заметно уступает количеству комментариев скептических, мы считаем, что наш опрос астрономического сообщества был проведен не напрасно.

7. Заключение

В заключение – несколько слов о том, как относиться к предлагаемым результатам экспертизы. Конечно, подобные прогнозы всегда являются субъективными и, скорее, показывают, какие направления в настоящий момент больше всего интересуют исследователей и наиболее интенсивно изучаются. Можно считать этот прогноз не более, чем забавой и к результатам его относиться соответственно. Однако, необходимо помнить, что в экспертизе участвовали не случайные люди, а около сотни маститых профессионалов, которые в курсе всех новостей астрономии: знают, какие ведутся исследования, какие разрабатываются проекты, какие реализуются космические программы. Другими словами, публикуемая здесь экспертная оценка будущего астрономии – лучшее, что можно предложить на сегодняшний день.

8. Благодарности

Предлагаемый список из 35 вопросов был подготовлен, преимущественно, В.Г.Сурдиным и Б.М.Шустовым. Затем он был критически проанализирован и дополнен научными журналистами Н.Григорьевой (ОРТ), Е.Калашниковой (ТВЦ) и И.Якутенко (Lenta.ru). Мы выражаем благодарность всем экспертам – любителям и профессионалам – принявшим участие в работе. Хотелось бы поблагодарить также Е.Ю.Кильпио, Д.А.Ковалеву и М.Е.Прохорова – за помощь в сборе и обработке результатов и за полезные обсуждения.