Nghịch lý Fermi tìm cách trả lời câu hỏi người ngoài hành tinh ở đâu. Cho rằng ngôi sao và Trái đất của chúng ta là một phần của hệ hành tinh trẻ so với phần còn lại của vũ trụ – và việc du hành giữa các vì sao có thể khá dễ dàng để đạt được – lý thuyết nói rằng Trái đất lẽ ra đã được người ngoài hành tinh ghé thăm.
Khi câu chuyện diễn ra, nhà vật lý người Ý Enrico Fermi, người nổi tiếng nhất với việc tạo ra lò phản ứng hạt nhân đầu tiên, đã đưa ra lý thuyết với một nhận xét bình thường vào giờ ăn trưa vào năm 1950. Tuy nhiên, hệ lụy đã khiến các nhà nghiên cứu ngoài Trái đất phải vò đầu bứt tai trong nhiều thập kỷ kể từ đó.
Viện Tìm kiếm Trí tuệ Ngoài Trái đất (SETI) ở Mountain View, California, cho biết: “Fermi nhận ra rằng bất kỳ nền văn minh nào với một lượng công nghệ tên lửa khiêm tốn và một lượng khuyến khích đế quốc không khiêm tốn nhất cũng có thể nhanh chóng chiếm đóng toàn bộ thiên hà” . “Trong vòng mười triệu năm, mọi hệ thống sao đều có thể được đặt dưới cánh của đế chế. Mười triệu năm nghe có vẻ dài, nhưng trên thực tế, nó khá ngắn so với tuổi của thiên hà, tức là khoảng mười nghìn triệu năm. Thuộc địa hóa của Dải Ngân hà nên là một bài tập nhanh chóng. ”
Fermi được cho là đã đưa ra nhận xét ban đầu, nhưng ông qua đời vào năm 1954. Việc công bố rơi vào tay những người khác, chẳng hạn như Michael Hart, người đã viết một bài báo có tiêu đề “Lời giải thích cho sự vắng mặt của người ngoài Trái đất” trên Tạp chí hàng quý của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia (RAS) vào năm 1975. (Một số người nói rằng đây là bài báo đầu tiên khám phá nghịch lý Fermi, mặc dù tuyên bố này hơi khó chứng minh.)
Hart viết trong phần tóm tắt: “Chúng tôi quan sát thấy rằng không có sinh vật thông minh nào từ ngoài không gian hiện có mặt trên Trái đất. “Người ta cho rằng thực tế này có thể được giải thích tốt nhất bằng giả thuyết rằng không có nền văn minh tiên tiến nào khác trong thiên hà của chúng ta.” Tuy nhiên, ông lưu ý rằng cần có thêm nhiều nghiên cứu về hóa sinh, sự hình thành hành tinh và bầu khí quyển để thu hẹp câu trả lời tốt hơn.
Trong khi Hart cho rằng chúng ta là nền văn minh tiên tiến duy nhất trong thiên hà (ông lập luận rằng trong lịch sử Trái đất, ai đó có thể đã đến thăm chúng ta trừ khi họ bắt đầu cuộc hành trình của mình cách đây chưa đầy hai triệu năm), ông đã đưa ra bốn lập luận khám phá nghịch lý:
1) Người ngoài hành tinh không bao giờ đến vì một khó khăn vật lý “khiến việc du hành vũ trụ không khả thi”, có thể liên quan đến thiên văn học, sinh học hoặc kỹ thuật.
2) Người ngoài hành tinh đã chọn không bao giờ đến Trái đất.
3) Các nền văn minh tiên tiến đã xuất hiện quá gần đây để người ngoài hành tinh có thể tiếp cận chúng ta.
4) Người ngoài hành tinh đã đến thăm Trái đất trong quá khứ, nhưng chúng ta đã không quan sát thấy họ.
Lập luận đã được thử thách trên nhiều cơ sở. Nhà nghiên cứu nghịch lý Fermi viết: “Có thể việc du hành các vì sao là không khả thi, hoặc có thể không ai chọn làm thuộc địa cho thiên hà, hoặc có thể chúng ta đã được đến thăm từ lâu và bằng chứng được chôn cùng với khủng long – nhưng ý tưởng này đã trở nên khó khăn khi nghĩ về các nền văn minh ngoài hành tinh” Robert H. Gray trong một bài đăng trên blog Scientific American năm 2016 .
Frank Tipler, giáo sư vật lý tại Đại học Tulane, đã tiếp tục lập luận vào năm 1980 với một bài báo có tiêu đề “Những sinh vật thông minh ngoài Trái đất không tồn tại “, cũng được xuất bản trên Tạp chí hàng quý RAS. Phần lớn bài báo của ông đề cập đến cách lấy tài nguyên cho việc du hành giữa các vì sao, mà ông đề xuất có thể đạt được bằng cách để một số loại trí tuệ nhân tạo tự tái tạo di chuyển từ hệ sao sang hệ sao và tạo ra các bản sao bằng vật liệu ở đó.
Vì những sinh vật này không có trên Trái đất, nên Tipler lập luận rằng chúng ta có thể là trí thông minh duy nhất ngoài kia. Ông cũng nói rằng những người tin vào trí thông minh ngoài Trái đất cũng tương tự như những người nghĩ về UFO, bởi vì cả hai phe đều tin rằng “chúng ta sẽ được cứu khỏi chính mình nhờ một sự can thiệp kỳ diệu giữa các vì sao.”
Ngày nay, chủ đề về trí thông minh ngoài Trái đất là một chủ đề phổ biến, với một số bài báo xuất hiện hàng năm từ các nhà nghiên cứu khác nhau. Nó cũng được thúc đẩy bởi sự phát hiện ra các hành tinh ngoài hành tinh.
Nhiều hành tinh
Vũ trụ vô cùng rộng lớn và cũ kỹ. Một ước tính cho biết vũ trụ có đường kính kéo dài 92 tỷ năm ánh sáng (trong khi đang phát triển ngày càng nhanh hơn). Các phép đo riêng biệt cho thấy nó khoảng 13,82 tỷ năm tuổi . Lúc đầu, điều này sẽ cho các nền văn minh ngoài hành tinh có nhiều thời gian để truyền bá, nhưng sau đó họ sẽ có một rào cản khoảng cách vũ trụ để vượt qua trước khi tiến quá xa vào không gian.
Fermi lần đầu tiên hình thành lý thuyết của mình từ rất lâu trước khi các nhà khoa học tìm thấy các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Hiện đã có hơn 3.000 hành tinh được xác nhận, với nhiều hành tinh được tìm thấy thường xuyên hơn. Số lượng tuyệt đối các hành tinh mà chúng ta đã tìm thấy bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta cho thấy rằng sự sống có thể rất phong phú.
Theo thời gian, với những kính thiên văn tiên tiến hơn, các nhà khoa học sẽ có thể thăm dò các thành phần hóa học trong khí quyển của chúng. Mục tiêu cuối cùng là tìm hiểu tần suất các hành tinh đá hình thành trong vùng có thể sinh sống được của các ngôi sao của chúng, theo truyền thống được định nghĩa là vùng mà nước có thể tồn tại trên bề mặt. Tuy nhiên, khả năng sống không chỉ là về nước. Các yếu tố khác phải được xem xét, chẳng hạn như ngôi sao hoạt động như thế nào, và thành phần của bầu khí quyển của hành tinh là gì.
Một nghiên cứu vào tháng 11 năm 2013 sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Kepler cho thấy một trong năm ngôi sao giống mặt trời có một hành tinh cỡ Trái đất quay quanh khu vực có thể sinh sống được của ngôi sao của nó. Khu vực đó không nhất thiết phải là dấu hiệu của sự sống, vì các yếu tố khác, chẳng hạn như bầu khí quyển của hành tinh, phát huy tác dụng. Hơn nữa, “sự sống” có thể bao gồm bất cứ thứ gì, từ vi khuẩn cho đến những người ngoài trái đất chèo thuyền sao.
Một vài tháng sau, các nhà khoa học Kepler đã công bố một “kho hành tinh” gồm 715 thế giới mới được phát hiện, tiên phong cho một kỹ thuật mới được gọi là “xác minh bằng tính đa dạng ” Về cơ bản, lý thuyết này giả định rằng một ngôi sao dường như có nhiều vật thể đi ngang qua mặt nó hoặc kéo mạnh nó sẽ có hành tinh, trái ngược với các ngôi sao. (Một hệ thống nhiều sao ở gần nhau như vậy sẽ mất ổn định theo thời gian, kỹ thuật này giả định.) Sử dụng điều này sẽ đẩy nhanh tốc độ khám phá hành tinh ngoài hành tinh, NASA cho biết vào năm 2014.
Các nhà nghiên cứu trước đây tập trung vào các ngôi sao lùn đỏ như một vật chủ khả dĩ cho các hành tinh có thể sinh sống được, nhưng khi nhiều năm nghiên cứu tiếp tục, các hạn chế đã xuất hiện. Thật thú vị khi tìm thấy các hành tinh lân cận như Proxima Centauri b và bảy hành tinh đá TRAPPIST-1 trong các vùng của các ngôi sao của chúng, nơi nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt các hành tinh. Vấn đề là, sao lùn đỏ rất dễ bay hơi và có thể gửi một số dạng bức xạ giết chết sự sống lên bề mặt. Cần phải nghiên cứu thêm để hiểu rõ hơn về những ngôi sao này.
Nhiều tàu vũ trụ săn ngoại hành tinh sẽ xuất hiện trực tuyến trong vài năm tới. Các khảo sát hành tinh ngoại hình vệ tinh quá cảnh (Tess) đã phóng thành công vào tháng Tư năm 2018 để nghiên cứu lân cận sao. Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA , dự kiến phóng vào năm 2020, sẽ kiểm tra các hành tinh về cấu tạo hóa học của bầu khí quyển của chúng. PLATO của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) dự kiến sẽ phóng vào năm 2026. Và các đài quan sát trên mặt đất lớn hơn cũng đang được hình dung, chẳng hạn như Kính viễn vọng Cực lớn Châu Âu sẽ nhìn thấy ánh sáng đầu tiên vào khoảng năm 2024.
Tuy nhiên, sự hiểu biết của chúng ta về sinh vật học chiêm tinh (sự sống trong vũ trụ) mới chỉ ở bước đầu. Một thách thức là những ngoại hành tinh này ở rất xa nên chúng tôi không thể gửi một tàu thăm dò ra ngoài để xem xét chúng. Một trở ngại khác là ngay cả trong hệ mặt trời của chúng ta, chúng ta vẫn chưa loại bỏ tất cả các vị trí có thể cho sự sống. Nhìn vào Trái đất, chúng ta biết rằng vi sinh vật có thể tồn tại trong môi trường và nhiệt độ khắc nghiệt, dẫn đến giả thuyết rằng chúng ta có thể tìm thấy sự sống giống như vi khuẩn trên sao Hỏa , mặt trăng băng giá Europa , hoặc có lẽ là Enceladus hoặc Titan của sao Thổ .
Tất cả những điều này kết hợp với nhau có nghĩa là ngay cả trong Dải Ngân hà của chúng ta – tương đương với vùng lân cận vũ trụ – cần có nhiều hành tinh có kích thước bằng Trái đất trong các khu vực sinh sống có thể có sự sống. Nhưng tỷ lệ cược của những thế giới này có những ngôi sao trong giới hạn của họ là bao nhiêu?
Cuộc sống: dồi dào, hay hiếm hoi?
Tỷ lệ sống thông minh được ước tính trong Phương trình Drake, phương trình tìm cách tìm ra số lượng nền văn minh trong Dải Ngân hà tìm cách giao tiếp với nhau. Theo cách nói của SETI, phương trình – được viết là:
N = R * • fp • ne • fl • fi • fc • L
– có các biến sau:
- N = Số nền văn minh trong Dải Ngân hà có phát xạ điện từ có thể phát hiện được.
- R * = Tỷ lệ hình thành các ngôi sao thích hợp cho sự phát triển của đời sống thông minh.
- fp = Phần nhỏ của những ngôi sao đó với hệ hành tinh.
- ne = Số lượng hành tinh, trên mỗi hệ mặt trời, có môi trường thích hợp cho sự sống.
- fl = Phần nhỏ của các hành tinh phù hợp mà sự sống thực sự xuất hiện trên đó.
- fi = Phần hành tinh mang sự sống mà trên đó sự sống thông minh xuất hiện.
- fc = Phần nhỏ của các nền văn minh phát triển công nghệ phát hành các dấu hiệu có thể phát hiện được về sự tồn tại của họ vào không gian.
- L = Khoảng thời gian mà các nền văn minh đó phát hành các tín hiệu có thể phát hiện được vào không gian.
Hiện tại, không có giá trị nào trong số này được biết đến một cách chắc chắn, điều này gây khó khăn cho các dự đoán đối với các nhà sinh vật học thiên văn và các nhà truyền thông ngoài Trái đất.
Tuy nhiên, có một khả năng khác có thể làm cản trở việc tìm kiếm tín hiệu vô tuyến hoặc tàu vũ trụ của người ngoài hành tinh: đó là không có sự sống nào trong vũ trụ ngoài vũ trụ của chúng ta. Trong khi Frank Drake của SETI và những người khác cho rằng có thể có 10.000 nền văn minh đang tìm kiếm thông tin liên lạc trong thiên hà, một nghiên cứu năm 2011 sau đó được công bố trên Kỷ yếu của Học viện Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ cho rằng Trái đất có thể là một loài chim hiếm trong số các hành tinh.
Lý thuyết của các nhà nghiên cứu David Spiegel và Edwin Turner thuộc Đại học Princeton cho biết phải mất ít nhất 3,5 tỷ năm để sự sống thông minh phát triển, cho thấy điều này cần rất nhiều thời gian và may mắn để điều này xảy ra.
Những lời giải thích khác cho nghịch lý Fermi bao gồm những người ngoài Trái đất “theo dõi” Trái đất, phớt lờ nó hoàn toàn, đến thăm nó trước khi nền văn minh hình thành, hoặc đến thăm nó theo cách mà chúng ta không thể phát hiện ra.
Thảo luận về nghịch lý Fermi gần đây
Mặc dù câu hỏi về Nghịch lý Fermi đã khiến các nhà khoa học bối rối trong nhiều thập kỷ, nhưng có một số hiểu biết mới có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn tại sao người ngoài hành tinh lại khó tìm thấy như vậy.
Vào năm 2015, một nghiên cứu đã xem xét khả năng một thế giới phát triển với môi trường có thể sống được, sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Hubble và Kính viễn vọng Không gian Kepler. Nó cho thấy Trái đất đã sớm nở hoa. Mặc dù nghiên cứu đã loại trừ sự sống thông minh, nhưng nghiên cứu cho thấy sự ra đời của hành tinh chúng ta xuất hiện rất sớm trong lịch sử vũ trụ. Nghiên cứu cho biết, khi Trái đất được hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, chỉ có “8% các hành tinh có thể sinh sống được sẽ từng hình thành trong vũ trụ”. Nói cách khác, hầu hết các vật chất sẵn có để hình thành các hành tinh có thể sinh sống vẫn còn ở xung quanh – còn rất nhiều thời gian để các nền văn minh ngoài hành tinh hình thành.
Hoặc có lẽ cuộc sống có thể quá mong manh để tồn tại lâu dài . Một nghiên cứu năm 2016 cho thấy giai đoạn đầu của lịch sử hành tinh đá có thể rất có lợi cho sự sống, vì sự sống có thể xuất hiện sau khoảng 500 triệu năm sau khi hành tinh nguội đi và có nước. Tuy nhiên, sau thời điểm đó, khí hậu của hành tinh có thể dễ dàng quét sạch sự sống. Hãy nhìn vào Sao Kim (gây hiệu ứng nhà kính) hoặc Sao Hỏa (mất phần lớn bầu khí quyển vào không gian). Nghiên cứu được dẫn đầu bởi Aditya Chopra, người khi đó đang làm việc cho Đại học Quốc gia Úc (ANU) ở Canberra.
Nguồn tham khảo: https://www.space.com/25325-fermi-paradox.html
