Người ngoài hành tinh: nghịch lý Fermi và giả thuyết Bộ lọc lớn

Nghịch lý Fermi là câu hỏi: nếu vũ trụ có hàng trăm tỷ ngôi sao trong mỗi thiên hà và nhiều hành tinh giống Trái Đất, vì sao ta chưa thấy dấu hiệu nào của nền văn minh khác? Giả thuyết "Bộ lọc lớn" trả lời rằng ở đâu đó trên con đường từ vật chất vô sinh đến văn minh vượt sao có một bước cực kỳ khó vượt qua. Nếu bước khó ấy nằm phía sau ta, loài người may mắn hiếm có; nếu nó nằm phía trước, đó là lời cảnh báo. Đến nay chưa ai biết câu trả lời — và đó chính là điều làm câu hỏi hấp dẫn.

Bữa trưa ở Los Alamos năm 1950

Theo hồi ức của những người có mặt, vào mùa hè năm 1950, nhà vật lý Enrico Fermi ăn trưa cùng vài đồng nghiệp ở Los Alamos (Mỹ). Họ đang đùa về một loạt tin "đĩa bay" trên báo. Giữa câu chuyện, Fermi hỏi đại ý: vậy mọi người ở đâu cả? Ý ông: nếu văn minh ngoài Trái Đất phổ biến, với thời gian hàng tỷ năm, lẽ ra một nền văn minh nào đó đã lan khắp thiên hà rồi.

Fermi không viết thành bài báo. Lập luận được phát triển chặt chẽ hơn bởi Michael Hart năm 1975, nên đôi khi còn gọi là lập luận Fermi–Hart. Hart tính rằng ngay cả với tàu chậm, một nền văn minh có thể phủ kín Ngân Hà trong vài triệu năm — rất ngắn so với tuổi thiên hà.

Phương trình Drake: đặt câu hỏi cho có thứ tự

Năm 1961, tại hội nghị ở đài thiên văn vô tuyến Green Bank (Mỹ), nhà thiên văn Frank Drake viết một phương trình để ước lượng số nền văn minh có thể liên lạc trong Ngân Hà. Nó nhân các yếu tố với nhau:

1. Tốc độ hình thành sao trong thiên hà.
2. Tỷ lệ sao có hành tinh.
3. Số hành tinh có thể ở được trên mỗi hệ.
4. Tỷ lệ hành tinh đó thật sự xuất hiện sự sống.
5. Tỷ lệ sự sống tiến tới trí tuệ.
6. Tỷ lệ trí tuệ phát triển công nghệ phát tín hiệu được.
7. Thời gian một nền văn minh như vậy tồn tại và phát tín hiệu.

Ba yếu tố đầu nay đã đo được khá tốt: kể từ thập niên 1990, hơn 5.000 hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời đã được xác nhận, và có vẻ hầu hết các ngôi sao đều có hành tinh. Bốn yếu tố sau thì hoàn toàn chưa biết — ta chỉ có đúng một ví dụ là Trái Đất. Vì thế kết quả của phương trình có thể là hàng triệu, cũng có thể là một (chính ta). Drake không định cho ra con số chính xác; ông muốn biến một câu hỏi triết học thành danh sách việc cần nghiên cứu.

Bộ lọc lớn là gì

Năm 1996, nhà kinh tế học Robin Hanson viết bài luận đưa ra khái niệm "Bộ lọc lớn" (Great Filter). Ông liệt kê các bước từ một hành tinh trống đến nền văn minh lan ra không gian: hệ sao phù hợp, phân tử tự sao chép, tế bào đơn giản, tế bào phức tạp, sinh sản hữu tính, sinh vật đa bào, động vật biết dùng công cụ, nền văn minh công nghiệp, rồi lan ra các vì sao. Vì ta không thấy ai, ít nhất một bước phải cực kỳ khó.

Bộ lọc nằm ở đâu

Một số nhà triết học, như Nick Bostrom, từng viết rằng nếu tìm thấy sự sống đơn giản độc lập trên Sao Hoả, đó lại là tin xấu: nó cho thấy bước khởi đầu sự sống dễ, nên bộ lọc nhiều khả năng nằm ở phía trước. Đây là lập luận gây tranh cãi, nhưng cho thấy cách câu hỏi Fermi kết nối với tương lai loài người.

Những lời giải khác cho nghịch lý

• Trái Đất hiếm có: trong cuốn Rare Earth (2000), Peter Ward và Donald Brownlee cho rằng sự sống vi sinh có thể phổ biến, nhưng sự sống phức tạp cần chuỗi điều kiện hiếm: Mặt Trăng lớn giữ trục ổn định, kiến tạo mảng, Sao Mộc che chắn, vị trí an toàn trong thiên hà.
• Chúng ta chưa tìm đủ: lượng bầu trời và tần số vô tuyến đã quét mới là phần rất nhỏ. Có ví von rằng SETI đến nay mới múc được một cốc nước từ đại dương.
• Khoảng cách và thời gian: các nền văn minh có thể xuất hiện rồi biến mất ở những thời điểm không trùng nhau, hoặc quá xa để tín hiệu tới.
• Không ai muốn lên tiếng: giả thuyết "khu rừng tối", được phổ biến rộng qua cuốn thứ hai (bản gốc 2008) trong bộ tiểu thuyết Tam Thể của Lưu Từ Hân, cho rằng các nền văn minh im lặng vì sợ nhau. Đây là ý tưởng văn học, không phải lý thuyết khoa học được kiểm chứng.
• Ta không nhận ra họ: công nghệ đủ tiên tiến có thể không dùng sóng vô tuyến, hoặc ta không biết tìm dấu hiệu gì.

Đã tìm những gì

• Dự án Ozma (1960): Frank Drake dùng kính vô tuyến ở Green Bank nghe hai ngôi sao gần — chuyến tìm kiếm có hệ thống đầu tiên.
• Tín hiệu "Wow!" (15/8/1977): kính vô tuyến Big Ear (Ohio) thu một tín hiệu mạnh hẹp băng trong khoảng 72 giây. Nhà thiên văn Jerry Ehman khoanh tròn chuỗi ký tự trên bản in và viết bên cạnh chữ "Wow!". Tín hiệu không bao giờ lặp lại; nguồn gốc đến nay chưa được giải thích chắc chắn, và không có bằng chứng nó do nền văn minh nào phát ra.
• Breakthrough Listen (từ 2015): chương trình tìm kiếm lớn nhất từ trước tới nay, dùng các kính vô tuyến lớn ở Mỹ và Úc. Chưa tìm thấy tín hiệu nhân tạo được xác nhận.
• 'Oumuamua (2017): vật thể đầu tiên được biết đến từ ngoài Hệ Mặt Trời. Một số ý kiến cho rằng nó có thể là vật nhân tạo; đa số giới khoa học cho rằng nó là thiên thể tự nhiên có đặc điểm lạ.

Đến nay, chưa có bằng chứng khoa học nào được xác nhận về sự sống ngoài Trái Đất, dù đơn giản hay phức tạp. Các tin "NASA giấu người ngoài hành tinh" thuộc loại thuyết âm mưu không có cơ sở.

Góc nhìn hôm nay

Nghịch lý Fermi không phải mối đe doạ, nhưng nó là chiếc gương. Nếu "bộ lọc phía trước" có thật, những thứ có thể là bộ lọc — tự huỷ bằng công nghệ, huỷ hoại môi trường sống, không phối hợp được trước rủi ro chung — đều là những việc con người có thể chủ động xử lý. Cách nhìn này biến một câu hỏi thiên văn thành lý do để coi trọng khoa học, hợp tác quốc tế và tầm nhìn dài hạn.

Đọc thêm: Rare Earth của Ward và Brownlee; bài luận gốc "The Great Filter — Are We Almost Past It?" của Robin Hanson (có trên mạng); bộ Tam Thể của Lưu Từ Hân (có bản tiếng Việt) cho góc nhìn văn học. Ai có máy tính có thể tham gia các dự án khoa học công dân về hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời trên nền tảng Zooniverse.