Nguồn gốc và nội dung chính của nghịch lý Fermi
Để hiểu Giả thuyết Bộ lọc Vĩ đại (Great Filter), trước tiên chúng ta phải hiểu nghịch lý Fermi là gì. Nghịch lý Fermi được đề xuất bởi nhà khoa học nổi tiếng và người đoạt giải Nobel vật lý năm 1938, Enrique Fermi, là một nghịch lý khoa học về người ngoài hành tinh và du hành giữa các vì sao. Nói một cách đơn giản, đó là một câu hỏi: "Người ngoài hành tinh ở đâu?".
Câu hỏi này được đưa ra dựa trên thực tế là con người đã tìm kiếm người ngoài hành tinh trong nhiều năm, nhưng không tìm thấy bát kỳ dấu vết nào. Trong khi đó vũ trụ của chúng ta đã có hơn 13 tỷ năm tuổi và nói một cách logic, với thời gian này, một số nền văn minh có khả năng du hành giữa các vì sao lẽ ra phải tồn tại và phát triển từ lâu rồi mà sao chúng ta vẫn chưa tìm ra họ.
Các quan sát khoa học cho rằng chỉ riêng trong Dải Ngân hà đã có hàng trăm tỷ ngôi sao, và Mặt Trời chỉ là một trong những ngôi sao bình thường, nó không có gì đặc biệt. Nhìn một cách khách quan, Hệ Mặt Trời của chúng ta còn rất trẻ, chỉ khoảng 5 tỷ năm tuổi, nhưng trong vũ trụ có những ngôi sao già hơn Mặt Trời rất nhiều, và có thể có những nền văn minh hàng tỷ năm tuổi đã hình thành và phát triển tại những nơi đó.
Ngay cả khi tốc độ ánh sáng không thể bị phá vỡ thì những nền văn minh này chắc chắn đã đủ khả năng để đi khắp các thiên hà, nhưng tại sao chúng ta lại không ghi nhận được bất cứ chuyển động nào? Đây là một mâu thuẫn khó có thể giải thích đã trở thành vấn đề của thế kỷ, được gọi là Nghịch lý Fermi.
Sau khi phương trình Drake ra đời, người ta đã tính toán số lượng nền văn minh nên tồn tại trong vũ trụ theo phương trình này; sau khi thuyết phân loại nền văn minh ra đời, người ta đã dùng kính thiên văn để quét các ngôi sao theo thuyết này để tìm xem có những hành tinh đã đạt đến hiện tượng của nền văn minh tiên tiến hay không. Nhưng cho đến nay vẫn chưa có gì được tìm thấy.
Từ những hiện thực đó, chúng ta có thể rút ra được ba điều: một là chỉ có một nền văn minh trong vũ trụ xuất hiện và tồn tại - chính chúng ta; hai là vũ trụ quá lớn, các nền văn minh hiếm và khó giao tiếp với nhau, vì vậy rất khó để các nền văn minh biết nhau và gặp gỡ; một điều nữa là các nền văn minh vũ trụ không thể tồn tại lâu dài, vì vậy các nền văn minh ở các giai đoạn khác nhau càng khó biết nhau và gặp gỡ.
Sau nhiều thập kỷ tranh luận, một số người đã đưa ra Giả thuyết Bộ lọc Vĩ đại của vũ trụ để giải thích cho vấn đề cực kỳ hy hữu của nền văn minh trong vũ trụ.
Giả thuyết Bộ lọc Vĩ đại - Great Filter
Giả thuyết Bộ lọc Vĩ đại do Robin Hansen, trợ lý giáo sư tại Đại học George Mason, Hoa Kỳ, đề xuất vào năm 1990. Lý thuyết này cũng là để giải đáp nghịch lý Fermi. Nội dung chính của nó đề cập đến sự ra đời và phát triển của nền văn minh nhưng có những sự kiện ngăn cản một nền văn minh đạt tới mức độ tiến bộ công nghệ cần thiết để du hành hoặc giao tiếp liên hành tinh. Theo đó, mỗi sinh vật, dù cho có phát triển như thế nào thì đến một lúc nào đó cũng sẽ thất bại và không thể trở thành một nền văn minh du hành vũ trụ.
Ông tin rằng sự ra đời và phát triển của nền văn minh cần ít nhất 9 mắt xích chính:
1. Cần có một hệ thống hành tinh phù hợp, ít nhất là ở các vị trí có thể sinh sống và vật chất hữu cơ;
2. Sự tiến hóa của các đại phân tử tự sao chép, chẳng hạn như RNA;
3. Tiến hóa đời sống đơn bào nhân sơ tương đối đơn giản;
4. Đời sống đơn bào nhân thực tương đối phức tạp;
5. Đời sống sinh sản hữu tính tiến hóa;
6. Đời sống đa bào tiến hóa;
7. Tiến hóa để có bộ não lớn, động vật có thể sử dụng công cụ;
8. Tiến hóa để phát triển nền văn minh giống như con người;
9. Phát triển thành một nền văn minh thuộc địa giữa các vì sao trong vũ trụ.
Chúng ta có thể hiểu rằng mỗi bước trong chín liên kết chính này là một sự nâng cấp lớn, và nếu mỗi liên kết bị gián đoạn và gặp trở ngại, nền văn minh sẽ không thể ra đời hoặc tiếp tục. Và đây chỉ là một số mắt xích chính quan trọng nhất, mỗi mắt xích có thể được phân tách thành nhiều mắt xích nhỏ hơn, và mỗi bước đều rất quan trọng.
Cho đến nay, nhân loại vẫn chưa phát hiện ra sự tồn tại của nền văn minh đã đạt đến bước thứ chín. Vì vậy, nhiều người nghĩ rằng mỗi bước trong quá trình phát triển văn minh là một cái bẫy, những cái bẫy này giống như một bộ lọc, lọc từng bước nâng cấp của sự phát triển văn minh, để nền văn minh có thể chết bất cứ lúc nào và không thể tiếp tục.
Các bộ lọc phụ tạo nên bộ lọc lớn này là: môi trường Trái Đất cực kỳ hiếm và xác suất xuất hiện nền văn minh là cực kỳ nhỏ; sự tàn phá của các thảm họa tự nhiên, chẳng hạn như thảm họa địa chất và tác động của tiểu hành tinh, vụ nổ sao, v.v.; sự tự chấm dứt sự phát triển của công nghệ văn minh, chẳng hạn như chiến tranh hạt nhân, hóa sinh, trí tuệ nhân tạo và phát triển công nghệ khác, phá hủy nền văn minh của chính nó, v.v.
Bởi vì Trái Đất là nơi sinh ra sự sống và nền văn minh quá ngẫu nhiên và quá hoàn hảo. Do đó, Hansen, cùng với Andrew Schneider của Đại học Oxford, đã tổng kết lập luận lâu đời về bộ lọc vĩ đại của sự phát triển nền văn minh và rút ra kết luận vì sao Trái Đất lại có sự sống và nền văn minh:
Thứ nhất, Trái Đất chỉ nằm trong vùng có thể sinh sống được của Mặt Trời, với bầu khí quyển lý tưởng và sự bảo vệ địa từ; thứ hai, nó va chạm với một hành tinh có tên "Theia" ngay sau khi ra đời và trục của Trái Đất bị lệch đi 23,44 độ, dẫn đến các mùa thay đổi, và giúp chúng ta có một Mặt Trăng, tạo ra lực thủy triều lớn hơn; trong khi Hệ Mặt Trời ở rất xa trung tâm của Dải Ngân hà, tránh các nguồn bức xạ hủy hoại sự sống.
Tất cả những mối liên hệ và sự trùng hợp này dường như đều xoay quanh việc nuôi dưỡng sự sống và nền văn minh. Những hành tinh có sự trùng hợp hoàn hảo như vậy trong vũ trụ hẳn là quá hiếm.
Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học và ngày cả chính Hansen cũng tỏ ra nghi ngờ về Giả thuyết Bộ lọc Vĩ đại, có thể tóm gọn lại như sau:
1. Nguyên nhân hình thành nền văn minh và văn minh vũ trụ rất đa dạng, và có lẽ môi trường Trái Đất không phải là cách duy nhất để nền văn minh xuất hiện. Vì vậy, không phải ngẫu nhiên và hoàn hảo như Trái Đất mới có thể tạo ra sự sống và nền văn minh. Do đó hình dạng và cách thức phát triển nền văn minh của cơ thể thông minh cũng có thể hoàn toàn khác với sự sống của Trái Đất, và có thể xuất hiện theo nhiều cách khác nhau, theo những cách chúng ta có thể không dự đoán được.
2. Sự tuyệt chủng của các cơ thể văn minh không phải là dễ dàng. Lấy nền văn minh của loài người trên Trái Đất làm ví dụ, sự tiến hóa về nguồn gốc sự sống từ tế bào nhân sơ đơn giản thành tế bào nhân thực mất 1 tỷ năm, và sự tiến hóa từ tế bào nhân chuẩn thành động vật đa bào và sự xuất hiện của bộ não cũng phải mất vài triệu năm để tiến hóa từ động vật thông minh bình thường thành con người.
Do đó, ngay cả khi xảy ra các thảm họa tự nhiên và nhân tạo ở mức độ hủy diệt các nền văn minh, chẳng hạn như chiến tranh hạt nhân, các sự kiện sinh hóa hoặc bệnh dịch, thảm họa địa chất, tác động của tiểu hành tinh, vụ nổ sao, v.v., mặc dù có thể phá hủy nền văn minh nhân loại, nhưng khó có thể tiêu diệt hoàn toàn sự sống. Và theo thời gian, có thể từ hàng vạn năm đến hàng triệu năm, nền văn minh thông minh có thể sẽ xuất hiện trở lại.
3. Liệu sự phát triển của nền văn minh khoa học và công nghệ, chẳng hạn như trí tuệ nhân tạo, cuối cùng có hủy diệt nền văn minh nhân loại? Sự trỗi dậy của trí tuệ nhân tạo thực sự có thể xóa sổ cơ thể con người, nhưng rất có thể nền văn minh nhân loại sẽ không bị gián đoạn. Vì bản thân trí tuệ nhân tạo là do con người tạo ra, nên nếu trí tuệ nhân tạo chiến thắng chắc chắn chúng sẽ kế thừa và phát triển nền văn minh, có khả năng là sự kết hợp giữa ý thức của con người và máy móc.
Tóm lại, có vẻ như rất khó để những cái gọi là bộ lọc của nền văn minh vũ trụ này tồn tại, điều đó có nghĩa là khả năng tồn tại di sản từ các nền văn minh cổ đại, tiên tiến trong vũ trụ là rất cao.
Vậy, tại sao đến nay con người vẫn chưa phát hiện ra sự tồn tại của những nền văn minh này?
Khi đó, chỉ còn lại hai khả năng: Đó vũ trụ của chúng ta quá rộng lớn và các nền văn minh thì quá hiếm. Ngay cả khi các nền văn minh tiên tiến đã đạt được kỹ thuật với khả năng di chuyển vượt quá tốc độ giới hạn ánh sáng, thì cũng khó biết và gặp nhau; Hoặc các nền văn minh rất đa dạng và khó giao tiếp với nhau.
Trong Dải Ngân hà, khoảng cách trung bình giữa các ngôi sao và các ngôi sao là khoảng 4 năm ánh sáng. Mỗi ngôi sao giống như hai đồng xu cách nhau hàng nghìn km. Và các nền văn minh tồn tại có thể cách nhau với khoảng cách trung bình là hàng nghìn năm ánh sáng. Đây là giống như hai con kiến ở hai đầu Trái Đất. Xác suất để chúng bò sát nhau là vô cùng - gần bằng không.
Sự hiếm có của các nền văn minh vũ trụ có thể vượt xa trí tưởng tượng của con người. Một số nhà khoa học ước tính rằng chỉ có một thiên hà lớn như Dải Ngân hà mới có thể có một nền văn minh. Và thiên hà lớn như vậy cách chúng ta ít nhất 2,54 triệu năm ánh sáng. Nếu ở đó cũng tồn tại nền văn minh thì xác suất để chúng ta và họ gặp nhau cũng không khác gì hai con kiến ở hai đầu Trái Đất.
Kết quả là, rất có thể loài người sẽ không bao giờ tìm thấy cái gọi là "người ngoài hành tinh", và rất có thể nhân loại sẽ mãi là nền văn minh cô độc trong vũ trụ theo những bằng chứng khoa học quan sát được.
Tham khảo: Smithsonianmag; Quantamagazine; Discovermagazine