`Hallo, hier Aarde'

Aangenomen dat er buitenaardse intelligentie bestaat en dat we ermee willen communiceren, in welke vorm kan onze boodschap dan het beste worden vervat? Via een gewone taal in combinatie met een logische sleutel, vindt Alexander Ollongren.

AL SINDS de jaren zestig wordt er gezocht naar signalen van buitenaardse beschavingen. In deze Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI) worden grote radiotelescopen gericht op sterren die vergelijkbaar zijn met onze zon, in de hoop boodschappen op te vangen van een buitenaardse intelligentie (ETI) die zich mogelijk heeft ontwikkeld op een levensvatbare planeet rond zo'n ster. Het bestaan van leven elders in het Heelal wordt door weinig sterrenkundigen betwijfeld. Want in een Heelal met duizend miljard sterrenstelsels die elk zo'n duizend miljard sterren bevatten is het wel haast ondenkbaar dat alleen op onze eigen Aarde de juiste condities aanwezig waren voor het ontstaan van leven. Tegenover het geduldig afluisteren van de kosmos staat het nemen van eigen initiatief: zelf boodschappen de ruimte in sturen. Sinds kort buigt de wetenschap zich over de vraag hoe dat het beste kan.

Tot een aantal jaren geleden was er echter zelfs nog geen bewijs gevonden voor het bestaan van planetenstelsels rond andere sterren. Maar na de ontdekking van de eerste zogenoemde exoplaneet in 1991, is het aantal nieuwe ontdekkingen spectaculair gestegen. Momenteel zijn er reeds circa 50 planeten gevonden rondom andere sterren, en hun aantal neemt gestaag toe (zie voor de laatste stand van zaken: www.obspm.fr/encycl/catalog.html). Geen van deze planeten is evenwel vergelijkbaar met de Aarde. Het zijn stuk voor stuk zware gasvormige planeten waarop vrijwel zeker geen leven mogelijk is. Algemeen wordt aangenomen dat dit slechts een selectie-effect is. Voorop staat dat het bewijs geleverd is dat ook andere sterren over een planetenstelsel beschikken. Dat laat eens te meer zien dat onze Zon geen unieke plaats in het Heelal inneemt.

Het is onwaarschijnlijk dat een exoplaneet vergelijkbaar met onze Aarde door directe (optische) waarnemingen kan worden gedetecteerd. Op grote afstand van de Zon zouden ook alleen de zwaarste gasvormige planeten in ons zonnestelsel kunnen worden waargenomen aan de hand van hun invloed op de beweging, de schijnbare helderheid en het spectrum van de Zon. Dit is het eerder genoemde selectie-effect: van de negen planeten en circa zestig manen die om de Zon draaien, kunnen er op grote afstand maar een of twee worden waargenomen. En op een van die niet direct waarneembare planeten bevindt zich intelligent leven dat zich heeft ontwikkeld tot een technologisch geavanceerde samenleving waarin radiosignalen (elektromagnetische golven met een golflengte variërend van millimeters tot meters) worden gebruikt voor communicatiedoeleinden. Sinds de jaren dertig wordt de ether gevuld met door de mens gegenereerde radiosignalen: radio, televisie, mobiele telefonie, etc. Veel van die signalen verlaten de aarde en beginnen een reis door het Heelal. De eerste wereldwijde televisie-uitzending is nu ruim 60 jaar onderweg. Binnen een volume met een straal van 60 lichtjaar bevinden zich een paar duizend sterren, en het is denkbaar (maar niet waarschijnlijk) dat radiosignalen van de Aarde reeds door een buitenaardse beschaving zijn gedetecteerd.

Maar in plaats van alle radiosignalen die onbedoeld het Heelal in zijn gestuurd (vanaf de televisiebeelden van de opening van de Olympische Spelen van 1936 door Adolf Hitler, tot de talloze `Schat ik ben wat later thuis met eten'-telefoontjes van gisteren) valt het te overwegen een boodschap te versturen met het vooropgezette doel een buitenaardse beschaving te bereiken. Tweemaal in de geschiedenis is een dergelijke boodschap het Heelal in gestraald. Op 16 November 1974 werd de uiterst gevoelige ontvanger van de grootste radiotelescoop te wereld, de 306 meter diameter spiegel van het Arecibo-observatorium in Puerto Rico, vervangen door een krachtige zender waarmee Frank Drake een krap drie minuten durend signaal de ruimte in stuurde. De wetenschappelijke waarde hiervan was vrijwel nihil, want de boodschap was kort (slechts 1679 bits), niet vervat in een taal en niet voorzien van een sleutel voor de ontcijfering. `Een publiciteitsstunt', zou Drake later bekennen.

Een tweede boodschap werd een jaar geleden uitgezonden. Voor deze zogenoemde Cosmic Call huurde Encounter 2001 LLC, een commercieel bedrijf uit Texas, voor $35.000 een 70 meter telescoop in de Oekraïne. Gedurende vier dagen werd een digitaal gecodeerd plaatje waarop het Zonnestelsel, het leven op Aarde en een aantal wiskundige formules staan afgebeeld, met tussenpozen van tweeënhalf uur in de richting van vier nabije sterren gezonden. Even zinloos als de Areciboboodschap 25 jaar eerder.

dialoog

De meningen over hoe de mensheid met een ETI zou moeten communiceren lopen sterk uiteen. Enerzijds wordt de opvatting gehoord dat we absoluut geen teken van leven moeten geven, omdat we niet kunnen uitgaan van vreedzame bedoelingen bij de ontvangers van een dergelijke `Hallo, hier zijn we'-boodschap. Aan de andere kant bestaat de mening dat vrijwel iedere ETI die onze aanwezigheid detecteert technologisch veel geavanceerder zal zijn dan wij. Want de mens is zelf pas sinds een paar decennia in staat om dergelijke boodschappen uit het Heelal op te vangen. Het zou daarom volgens sommigen niet nodig zijn onze boodschappen te voorzien van een sleutel. Een bericht dat voldoende informatie bevat (een complete encyclopedie, bijvoorbeeld) zou door een hyperintelligente buitenaardse beschaving zonder problemen ontcijferd kunnen worden, zo beweren de aanhangers van deze opvatting. Er is zelfs een groepering die ervan overtuigd is dat de Aarde allang door ETI wordt geobserveerd, en dat ook het gehele internet permanent in de gaten wordt gehouden. Daarom hebben zij op het internet (members.aol.com/WelcomeETI) een uitnodiging geplaatst aan buitenaardse waarnemers om te komen tot een dialoog. Filosoferen over ETI biedt een rijke voedingsbodem aan de menselijke fantasie.

Sinds kort wordt dit van origine science-fictiononderwerp ook wetenschappelijk bestudeerd, en wel door dr. Alexander Ollongren, emeritus hoogleraar informatica aan de Universiteit Leiden. In 1962 promoveerde Ollongren in de sterrenkunde bij H.C. van de Hulst op het onderwerp `Drie-dimensionale bewegingen van sterren'. In 1969 werd hij lector, en elf jaar later hoogleraar aan de faculteit voor wiskunde en informatica. Ollongren heeft zich diepgaand beziggehouden met de constructie van programmeertalen en de formalismen die daaraan ten grondslag liggen. Sinds zijn emeritaat in 1993 heeft hij zich gewijd aan het ontwikkelen van een taal waarmee gecommuniceerd zou kunnen worden met buitenaardse beschavingen. Ollongren: ``Het moedergebied SETI, het afluisteren van het heelal, heeft tientallen jaren geschiedenis achter zich, maar CETI – Communicatie met ETI – kan zich pas de laatste twee, drie jaren in de belangstelling van de wetenschap verheugen.''

Het was de Nederlandse wiskundige Hans Freudenthal die al in 1960 een boek publiceerde waarin voor het eerst een taal voor kosmische communicatie werd beschreven. In LINCOS, Design of a Language for Cosmic Intercourse, beschrijft hij een Lingua Cosmica die gebaseerd is op fundamentele wiskunde. De grondgedachte is dat, ongeacht hoezeer ETI en TI van elkaar verschillen, wiskundige beweringen altijd en overal geldig zijn, en door iedere intelligente beschaving zullen worden onderkend. Zo is 1+2 altijd gelijk aan 2+1, en is de omtrek van een cirkel gedeeld door zijn diameter een universele constante: het getal pi (3,141...). De ontvanger van een boodschap zal de sleutel tot LINCOS kunnen ontcijferen doordat de universele wiskundige beweringen daarin herkend zullen worden.

logica

Eind jaren negentig blies Ollongren de ontwikkeling van LINCOS nieuw leven in. Hij ging daarbij uit van een andere benadering: In plaats van fundamentele wiskunde, koos Ollongren voor de toepassing van een constructieve logica waarin feitelijke beweringen zich gemakkelijk laten vertalen. Ollongren: ``Logica is uitermate geschikt voor het kanaliseren van het denken van mensen. Het bevat geen vaagheden en met slechts weinig primitieven – de basiselementen waaruit een logische bewering kan worden opgebouwd – kan kennis geformaliseerd worden tot een consistent systeem.'' Het is belangrijk om de informatie die we in een kosmische boodschap willen overdragen te ontdoen van het raamwerk van de menselijke ervaringswereld. Ollongren: ``Als we ETI iets willen vertellen over ons zonnestelsel, dan dienen we ons te beperken tot fysische feitelijkheden, zoals het aantal planeten, hun gewichten, afmetingen, afstand tot de Zon, enzovoorts. Want de namen en de kleuren van planeten zijn irrelevant, en heel moeilijk of misschien zelfs onmogelijk te karakteriseren in een dergelijke logica.''

Wat voor mensen vanzelfsprekend is, hoeft dat voor een buitenaardse intelligentie helemaal niet te zijn. Op de plaquettes aan boord van de twee Pioneer-ruimtevoertuigen, gelanceerd in de jaren zeventig, zijn afbeeldingen geplaatst die het Zonnestelsel, de Mens en zijn DNA voorstellen. ``Maar of ETI de plaatjes zal kunnen begrijpen is een open vraag'', meent Ollongren. ``Dat cirkels de Zon en de planeten voorstellen en de figuren de mensen zelf, is voor de afzenders duidelijk omdat die gewend zijn aan de menselijke maat. Maar zien de ontvangers dat ook zo?'' Daarom zal een LINCOS-boodschap ook informatie moeten bevatten over die menselijke schaal van seconde, kilo en meter. Gelukkig zijn er universele natuurwetten en constanten waarmee zulke eenheden kunnen worden gedefinieerd. Als de spinrichting van het elektron in een waterstofatoom omklapt, wordt er straling uitgezonden waarvan de frequentie heel precies vast ligt: 1.420.405.752 trillingen per seconde. Daarmee is de definitie van een seconde bepaald. Op soortgelijke wijze kunnen de eenheden voor massa en lengte worden uitgedrukt.

Maar het kan ook anders. Ollongren suggereert: ``De omloopstijd van de Aarde om de Zon is een jaar. De Zon is astrofysisch gezien een gewone G-ster op de hoofdreeks in het zogeheten Hertzsprung-Russell-diagram, waarin de temperatuur van sterren is uitgezet tegen hun lichtkracht. Op die hoofdreeks, een smalle band in het diagram, liggen de meeste sterren en hun massa's lopen hoogstens een factor 10 uiteen. Andere bewoonbare planeten die om dergelijke zonnen heen draaien zullen vergelijkbare omloopstijden hebben. De derde wet van Kepler, die een verband legt tussen de omloopstijd van een planeet en zijn afstand tot de zon, laat zien dat relatieve veranderingen in die omloopstijd voor een gegeven zonsmassa van dezelfde orde van grootte zijn als de relatieve veranderingen in de radius van de baan.''

Het afgelopen semester gaf Ollongren in Leiden college over CETI, bedoeld voor doctoraalstudenten sterrenkunde. De nadruk in het college lag op het toepassen van zo'n constructieve logica als de sleutel tot de interpretatie van de kosmische boodschappen die we mogelijk willen versturen. Zonder zo'n sleutel zal zelfs de meest intelligente buitenaardse beschaving niet in staat zijn onze boodschap te decoderen. Archeologen hebben de grootste moeite om talen van verdwenen beschavingen te ontcijferen. Alleen wanneer er in zo'n taal een tekst gevonden is waarvan ook een versie in een reeds bekende taal bestaat, beschikt men over een sleutel tot het ontrafelen van de onbekende taal.

sleutel

Het bekendste voorbeeld hiervan is de zogenaamde Steen van Rosetta, waarop dezelfde tekst in zowel hiërogliefen als ook in het Grieks staat vermeld. Want het probleem is dat oudheidkundige geschriften nooit werden opgesteld met de bedoeling door latere beschavingen te worden ontcijferd. Er werd, met andere woorden, geen sleutel toegevoegd. Als uitgangspunt stelt Ollongren daarom dat een bericht voor ETI moet worden opgesteld in een natuurlijke taal waaraan een vertaalsleutel wordt toegevoegd. Ieder natuurlijke taal is in principe daarvoor geschikt, maar aan de sleutel worden heel specifieke eisen gesteld. Die sleutelteksten moeten in een speciaal geconstrueerde taal worden gevat, en Ollongren heeft daarvoor een constructieve logica gekozen waarin dan mededelingen worden vervat waarvan de betekenis kan worden herkend los van de grammatica (zie kader).

Van de tien studenten die aan het college CETI begonnen, zijn er uiteindelijk zes overgebleven. Het probleem hoe dit vak te examineren lost Ollongren op creatieve wijze op. Hij vroeg zijn studenten of zij een taal beheersen die hijzelf niet machtig is. Dat leverde Tsjechisch, Berber en Elfish (een de door de schrijver J.R.R. Tolkien ontwikkelde taal) op. De anderen mogen gewoon Nederlands gebruiken. Ollongren formuleert de examenopdracht: ``Neem een tekst die mij niet bekend is, en bij voorkeur in een taal die ik niet beheers. Voorzie die tekst van een sleutel volgens de in het college ontwikkelde constructieve logica.'' Daarmee moet Ollongren dan kunnen afleiden wat er in de oorspronkelijke tekst staat. Vanwege de uitgangspunten van deze LINCOS zal die tekst alleen maar goed van een sleutel te voorzien zijn indien er in hoge mate van een logische structuur en feitelijke consistentie sprake is. Een mop of een liefdesgedicht zijn dan ook ongeschikt.

Mogen we nu verwachten dat na dit college binnenkort een gedegen bericht de ruimte in wordt gestuurd? Ollongren: ``De SETI-commissie van de International Astronautical Academy heeft onlangs besloten dat boodschappen alleen zullen worden verstuurd als daarover internationale overeenstemming bestaat.'' Dus geen publiciteitsstunts meer zoals Drake's boodschap uit 1974? Niet als het aan een groep Braziliaanse radio-astronomen ligt. Verenigd onder de naam Grupo Independente de Radio Astronomos (GIRA) zijn zij voornemens binnenkort op eigen houtje een bericht de ruimte in te sturen. De inhoud van de boodschap moet een overzicht van planeet Aarde zijn, en men richt zich op een `gehoor' tot een afstand van 2000 lichtjaar. Maar ook Encounter 2001 LLC heeft aangekondigd nieuwe boodschappen de ruimte in te willen sturen. Deze falende internationale consensus onderstreept het argument van Jill Tarter, projectleider van de SETI-organisatie in Mountain View, Californië, dat het nog te vroeg is om een radioboodschap namens de Aarde te versturen zolang er nog geen sprake is van een mondiale sociale en politieke stabiliteit. Tot het zover is, hebben Ollongren en de generaties die na hem komen dus volop de tijd om de nieuwe LINCOS te vervolmaken.

    • Dap Hartmann