Bạn biết bao nhiêu về 4 giả thuyết khoa học về người ngoài hành tinh, và khi nào con người mới tìm được tri kỷ?

Trên thực tế, những câu chuyện được gọi là liên quan đến người ngoài hành tinh này đã bị giới khoa học "khinh bỉ" từ lâu, phần lớn đều là những lời đồn đại bịa đặt và được đưa ra bởi các nhà lý thuyết âm mưu.

Sự quan tâm của giới khoa học đối với người ngoài hành tinh mạnh hơn nhiều so với chúng ta, nhưng điểm khác biệt là giới khoa học sẽ không làm theo những gì người khác nói, thay vào đó là nghiêm túc tìm kiếm và nghiên cứu. Vì lý do này, nhiều giả thuyết khoa học liên quan đến người ngoài hành tinh đã ra đời trong thế kỷ trước, trong số đó có bốn giả thuyết nổi tiếng hơn cả, cụ thể là: Nghịch lý Fermi, Phương trình Drake, Thuyết Quả cầu Dyson, Thuyết phân cấp nền văn minh Kardashev Scale.

Có lẽ đã rất nhiều người biết đến những giả thuyết này, nhưng hầu như chúng đều nằm trong các bài viết rời rạc, chưa được sắp xếp một cách hệ thống và giới thiệu một cách toàn diện, hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu một cách tổng thể về chúng, tôi tin rằng sẽ rất hữu ích cho một số bạn khi nghĩ về người ngoài hành tinh.

Nghịch lý Fermi do nhà vật lý nổi tiếng và người đoạt giải Nobel Enrique Fermi đề xuất và sáng lập vào năm 1938. Đó là một nghịch lý khoa học về người ngoài hành tinh và du hành giữa các vì sao. Ý tưởng cốt lõi của nó là mâu thuẫn giữa việc đánh giá quá cao sự tồn tại của các nền văn minh ngoài Trái đất và việc thiếu bằng chứng liên quan, có thể tóm gọn trong một câu: "Có rất nhiều người ngoài hành tinh, vậy họ ở đâu?"

Câu hỏi này mở rộng để trở thành một vấn đề ba cấp độ dần dần đi sâu:

Thứ nhất, Trái đất không phải là đặc biệt nhưng là điển hình trong vũ trụ, nên có nhiều hành tinh giống như Trái đất trong vũ trụ thì sẽ có nhiều hành tinh có sự sống và nền văn minh trong vũ trụ.

Thứ hai, từ trước đến nay con người vẫn chưa tìm thấy bất kỳ bằng chứng nào về sự sống và nền văn minh ngoài Trái đất, điều này chỉ ra rằng sự sống và nền văn minh trong vũ trụ là cực kỳ hiếm hoặc chúng ta có sự hiểu lầm về hành vi chung của sự sống thông minh.

Thứ ba, với tốc độ chậm chạp của tàu vũ trụ, con người có thể mất từ 5 triệu đến 50 triệu năm để chinh phục dải Ngân hà, đây là một thời gian dài, nhưng lại là một thời gian rất ngắn trên bình diện địa chất.

Vì tuổi thọ của vũ trụ là 13,8 tỷ năm, nếu nền văn minh xuất hiện vào thời sơ khai của vũ trụ thì nền văn minh đó sẽ có lịch sử hơn 10 tỷ năm. Kể cả đối với những nền văn minh có lịch sử hàng tỷ năm, du hành giữa các vì sao hay giữa các vì sao thuộc địa nên là tiêu chuẩn, hành vi của chúng nên được quan sát bởi con người. Nhưng sự thật là cho đến nay vẫn chưa có bằng chứng nào về điều này.

Ngay khi đưa ra nghịch lý Fermi, nó đã được giới khoa học bàn tán như một khái niệm nghiêm túc, và được giới khoa học coi là tuyên bố chính thức đầu tiên của nghịch lý này.

Kể từ khi Nghịch lý Fermi ra đời, câu hỏi “Người ngoài hành tinh ở đâu?” đã luôn khiến cho giới khoa học phải đau đầu. Nhiều thập kỷ đã trôi qua, hoạt động khám phá không gian của con người ngày càng trở nên sâu sắc hơn. Các tàu thăm dò được phóng đi đã bay khắp các hành tinh chính trong hệ mặt trời và một số vệ tinh, hành tinh lùn, tiểu hành tinh và hàng nghìn ngoại hành tinh cũng đã được tìm thấy sử dụng kính viễn vọng tiên tiến, chúng ta không những không tìm thấy một sợi lông nào của người ngoài hành tinh, mà còn không tìm thấy ngay cả những tế bào sống nhỏ nhất.

Do đó, dấu hỏi về nghịch lý Fermi ngày càng lớn, nhưng về cơ bản nó đã phủ nhận sự tồn tại của người ngoài hành tinh. Do đó, câu hỏi trở thành: Vì chúng ta vẫn chưa tìm thấy bất kỳ dấu vết nào của người ngoài hành tinh, tại sao chúng ta vẫn tin vào sự tồn tại của họ?

Phương trình Drake được đề xuất bởi nhà thiên văn học người Mỹ Frank Drake vào năm 1960. Nó là một công thức được sử dụng để suy đoán về "số lượng các nền văn minh thông minh trong Dải Ngân hà có thể tiếp xúc với chúng ta". Phương trình này có hai công thức, đó là công thức 1: N = Ng × Fp × Ne × Fl × Fi × Fc × FL và công thức 2: N = R * × Fp × Ne × Fl × Fi × Fc × L, trong đó N là viết tắt của số lượng nền văn minh trong thiên hà có khả năng giao tiếp với chúng ta.

Các chữ cái và ký hiệu đằng sau công thức 1 đại diện cho số lượng các ngôi sao, tỷ lệ các hành tinh, số lượng hành tinh trong hệ hành tinh, tỷ lệ các hành tinh có thể sinh sống được, xác suất tiến hóa các sinh vật thông minh cao, xác suất sinh vật thông minh cao có thể để giao tiếp, và thời gian tồn tại của nền văn minh công nghệ trong sự sống hành tinh. Tỷ lệ có thể được tính trong chu kỳ, v.v.

Sự khác biệt giữa Phương trình 2 và Phương trình 1 là R * thay thế Ng và L thay thế fL. R * là tốc độ hình thành sao trung bình trong Dải Ngân hà, và L là tuổi thọ của nền văn minh công nghệ.

Trong hai công thức này, một số là các yếu tố có thể xác định được, chẳng hạn như số lượng các ngôi sao trong Dải Ngân hà và tỷ lệ các ngôi sao với các hành tinh, tỷ lệ các hành tinh trên mặt đất và các hành tinh có thể ở được, v.v. và một số là không thể xác định được, trong đó độ không chắc chắn lớn nhất là tỷ lệ giữa thời gian tồn tại của nền văn minh công nghệ với vòng đời của nó.

Sự sống trên hành tinh của chúng ta đã tồn tại hàng tỷ năm, nhưng nền văn minh công nghệ mới xuất hiện chỉ vài trăm năm tuổi, và tỷ lệ này là vô cùng nhỏ. Nền văn minh công nghệ của loài người sẽ tiếp tục được bao lâu trong tương lai? Chúng ta không có cách nào để biết. Do đó, số lượng các nền văn minh có thể có trong Dải Ngân hà đã trở thành một vấn đề không chắc chắn.

Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học vẫn vận hành phương trình này với sự quan tâm lớn, và kết quả là một số người tin rằng Dải Ngân hà có ít nhất 1 triệu hành tinh có nền văn minh, một số tin rằng chỉ có 100.000 hành tinh và một số người tin rằng có thể chỉ có duy nhất Trái đất có nền văn minh.

Lý thuyết này là lý thuyết về các thiên thể nhân tạo do nhà vật lý Freeman Dyson, từng là trợ lý của Einstein, đề xuất vào năm 1960. Nói một cách đơn giản, quả cầu Dyson là một siêu cấu trúc giả thiết bao quanh hoàn toàn các ngôi sao, nơi có nền văn minh. Lớp vỏ nhân tạo khổng lồ này hấp thụ và tập hợp hầu hết năng lượng của ngôi sao, và chuyển nó thành năng lượng để nâng cấp nền văn minh thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân.

Trong hệ mặt trời, bán kính quả cầu Dyson của con người là khoảng 150 triệu km, tức là rìa gần quỹ đạo Trái đất. Một số người đã chứng minh khả năng xây dựng một quả cầu Dyson trong hệ mặt trời. Họ tin rằng chỉ bằng cách tháo dỡ tất cả các hành tinh, vệ tinh, hành tinh lùn, tiểu hành tinh và thậm chí cả khí và bụi khác nhau trong hệ mặt trời, chúng ta mới có thể xây dựng một quả cầu bằng độ dày chỉ 20cm và khối lượng riêng 600kg / m ^ 2, lớp vỏ này có bán kính 150 triệu km, tổng khối lượng của lớp vỏ này vào khoảng 1,82x10 ^ 26kg.

Có rất nhiều ý tưởng để xây dựng quả cầu Dyson, chẳng hạn như bong bóng Dyson, mây Dyson, lưới Dyson,… Những quả cầu Dyson này có hình dạng khác nhau và gồm nhiều bộ phận, có thể hoàn thành theo từng bước. Những quả cầu Dyson này không phong ấn hoàn toàn ngôi sao nên về mặt lý thuyết, chúng không nhận được toàn bộ năng lượng của ngôi sao mà chỉ lấy được phần lớn năng lượng.

Sau khi quả cầu Dyson được xây dựng, loài người có thể sống trong thành phố không gian gắn liền với quả cầu Dyson, và đời sống xã hội hoàn toàn khác với những gì chúng ta có thể tưởng tượng ngày nay.

Dyson tin rằng đây là yêu cầu tất yếu đối với bất kỳ nền văn minh nào để nâng cấp lên một giai đoạn nhất định, nếu không nó sẽ không thể có được năng lượng khổng lồ cần thiết để nâng cấp nền văn minh và sẽ không có cách nào bay ra khỏi hệ thống sao để thực dân hóa các vì sao. Để xây dựng quả cầu Dyson, chắc chắn nó sẽ tác động không nhỏ đến độ sáng của các ngôi sao, và là cơ sở để con người tìm kiếm các nền văn minh ngoài Trái đất.

Do đó, từ thế kỷ trước, giới khoa học đã coi việc tìm kiếm hiện tượng quả cầu Dyson như một phương pháp tìm kiếm các nền văn minh ngoài Trái đất ở cấp độ cao.

Trong sứ mệnh Kepler quét 100.000 ngôi sao, NASA đã phát hiện ra một ngôi sao tên là KIC 8462852 có sự thay đổi độ sáng kỳ lạ. Đường cong ánh sáng cho thấy những thay đổi không theo chu kỳ. Sau khi loại trừ nhiều lý do khác nhau, các nhà khoa học nghi ngờ rằng một nền văn minh ngoài hành tinh tiên tiến đang xây dựng quả cầu Dyson và một cụm tấm pin mặt trời khổng lồ đã gây ra sự thay đổi ánh sáng này.

Sau đó, Hiệp hội Tìm kiếm Văn minh Ngoài Trái đất của Mỹ đã sử dụng Mảng kính viễn vọng Allen để liên tục quan sát và lắng nghe ngôi sao này trong hơn hai tuần. Kết quả của việc quan sát và lắng nghe là không có dấu hiệu của bất kỳ hoạt động văn minh nào cho dù đó là sự thay đổi ánh sáng hay tín hiệu sóng vô tuyến, do đó sự tồn tại của nền văn minh quả cầu Dyson tại ngôi sao này đã bị phủ nhận.

Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa từ bỏ công cuộc tìm kiếm và vẫn đang tiếp tục tìm kiếm những hiện tượng tương tự như quả cầu Dyson, và với trình độ quan sát của con người hiện nay thì chỉ có thể quan sát được trình độ văn minh như vậy.

Lý thuyết này được đề xuất bởi nhà thiên văn học Liên Xô cũ Nikolai Kardashev vào năm 1964. Đây là một phương pháp được sử dụng để đo trình độ công nghệ của một nền văn minh trong vũ trụ. Tiêu chuẩn đo lường là tổng lượng năng lượng mà nền văn minh sử dụng để liên lạc giữa các vì sao, chỉ ra rằng những nền văn minh có thể giao tiếp với người ngoài Trái đất có thể được tính vào cấp độ Kardashev.

Ông chia trình độ công nghệ của nền văn minh vũ trụ thành 3 cấp. Vì các ngôi sao và thiên hà tồn tại các nền văn minh là khác nhau nên cơ sở sử dụng năng lượng của nó cũng sẽ có những sự khác biệt nhất định. Lấy nền văn minh Trái đất làm ví dụ, cơ sở sử dụng năng lượng của phân chia cấp độ của nó là:

Nền văn minh loại 1: Tổng năng lượng được sử dụng để liên lạc giữa các vì sao tương đương với tổng năng lượng bức xạ từ mặt trời đến Trái đất, khoảng 1,74 x 10 ^ 17J / s (joules / giây). Bằng cách đạt đến trình độ văn minh này, con người sẽ có thể kiểm soát và sử dụng hoàn toàn tất cả các nguồn tài nguyên và năng lượng của Trái đất và các vệ tinh của nó, phạm vi hoạt động có thể trải rộng khắp hệ mặt trời và có thể chống lại mọi thảm họa từ chính Trái đất.

Nền văn minh loại 2: Tổng năng lượng sử dụng cho giao tiếp và liên lạc giữa các vì sao đạt tổng bức xạ của mặt trời, khoảng 4 x 10 ^ 26J / s. Đạt đến trình độ văn minh này, con người hoàn toàn có thể kiểm soát và sử dụng tất cả các nguồn tài nguyên, năng lượng của mặt trời và toàn bộ hệ mặt trời, phạm vi hoạt động có thể tới các hệ sao gần hệ mặt trời và có thể chống lại mọi thảm họa từ hệ thống mặt trời.

Nền văn minh loại 3: Văn minh có khả năng khai thác và sử dụng năng lượng của một thiên hà, khoảng 4 * 10 ^ 37J / s. Đạt đến trình độ văn minh này, loài người hoàn toàn có thể kiểm soát và sử dụng mọi tài nguyên và năng lượng của toàn bộ thiên hà, phạm vi hoạt động bao trùm cả cụm thiên hà, có thể chống lại mọi thảm họa từ thiên hà.

Theo thông tin liên quan, tổng lượng năng lượng được sử dụng trên Trái đất năm 2008 là 14,23 nghìn tỷ kw / h, khoảng 1,4 x 10 ^ 16J / s. Con số này có vẻ là rất nhiều, nhưng nó chỉ đạt 1 / 12,43 mức tiêu thụ năng lượng của giao tiếp giữa các vì sao mà nền văn minh loại 1 yêu cầu.

Do đó, sau khi tính toán, các nhà khoa học cho rằng nền văn minh của loài người vẫn chỉ ở mức 0,73 và sẽ mất hàng trăm năm nữa mới đạt đến nền văn minh loại 1, mất 5.000 năm để đạt được mức sử dụng năng lượng của nền văn minh loại II, còn văn minh ba loại là một trình độ văn minh không thể tưởng tượng được hiện nay, do đó chúng ta không thể đoán trước được sẽ mất bao nhiêu năm, người ta thường tin rằng ít nhất phải mất hàng trăm triệu năm, thậm chí là 1 tỷ năm nữa.

Nhưng nền văn minh khoa học và công nghệ của loài người có thể tồn tại được bao nhiêu năm? Khi hiệu ứng nhà kính do hoạt động của con người ngày càng gia tăng. Liệu loài người có thể tiếp cận thành công nền văn minh loại I hay không?