[비즈한국] Vũ trụ bao la rộng lớn. Các vì sao nhiều vô kể. Hơn nữa, lịch sử vũ trụ đã lên tới 13,8 tỷ năm. Từ lúc hệ Mặt Trời và Trái Đất hình thành cho đến khi nền văn minh nhân loại ra đời, mất ít nhất 5 tỷ năm. Tuổi của vũ trụ còn lớn hơn gấp đôi con số đó. Nếu có nhiều sao và hành tinh như vậy, cùng với khoảng thời gian vũ trụ đủ dài, thì lẽ tự nhiên, đâu đó ngoài kia hẳn phải có những nền văn minh ngoài hành tinh phát triển ngang tầm chúng ta chứ? Thế nhưng, chúng ta vẫn chưa thu được dù chỉ một tín hiệu. Rốt cuộc họ đang trốn ở đâu? Câu hỏi này được biết đến rộng rãi qua ‘Nghịch lý Fermi’ nổi tiếng.
Tuy nhiên, nếu nhìn nghịch lý Fermi dưới một góc độ khác, chúng ta sẽ tìm thấy một đáp án đáng kinh ngạc hơn. Thay vì tự hỏi “Tại sao không thấy văn minh ngoài hành tinh?”, nếu chúng ta đặt câu hỏi “Việc không thấy văn minh ngoài hành tinh nói lên điều gì về chúng ta?”, thì thực tại hiện nay có thể dẫn đến một kết luận khá đáng sợ. Gần đây, một lời giải đáp đầy bất ngờ đã được đưa ra cho nghịch lý Fermi. Có lẽ mọi nền văn minh ngoài hành tinh từng tồn tại trong vũ trụ đều đã biến mất trước khi kịp trụ vững quá 5.000 năm.
Phương trình Drake thể hiện khả năng tồn tại của các nền văn minh ngoài hành tinh một cách trực quan nhất. Phương trình Drake, vốn được Carl Sagan phổ biến, thoạt nhìn có vẻ dài dòng và phức tạp vì phải xem xét từng biến số một, nhưng cuối cùng có thể viết lại một cách đơn giản như sau.
Nếu NEH là số hành tinh có điều kiện tương tự Trái Đất và có thể duy trì sự sống trong Dải Ngân hà, thì giá trị đó bằng tổng số sao N* trong Dải Ngân hà, nhân với xác suất các ngôi sao đó có hành tinh ở được, và xác suất những hành tinh đó có điều kiện tương tự Trái Đất.
Tuy nhiên, chỉ vậy thôi là chưa đủ. Chúng ta cần phải xem xét biến số quan trọng và sâu xa nhất. Đó chính là thời gian. Những gì đã phân tích ở trên chỉ là môi trường của các hành tinh. Chúng ta cần phải xem xét thực tế rằng một nền văn minh kỹ thuật phức tạp có thể ra đời dễ dàng và thường xuyên đến mức nào, cũng như nền văn minh đó có thể tồn tại bao lâu mà không bị diệt vong. Giả sử f là xác suất một nền văn minh trí tuệ đạt đến trình độ công nghiệp hóa trên một hành tinh có điều kiện tốt và tương tự Trái Đất. Khi đó, xác suất để một nền văn minh trí tuệ ra đời trong toàn bộ vòng đời của một ngôi sao là NEH nhân f chia cho tuổi thọ của ngôi sao Ls, tức là NEH*f/Ls. Nhân con số này với L - thời gian tồn tại của một nền văn minh, chúng ta có thể ước tính N - số lượng trung bình các nền văn minh trí tuệ tồn tại trong Dải Ngân hà.
Nền văn minh nhân loại trên Trái Đất đã bước vào kỷ nguyên công nghệ khoảng 200 năm nay. Chúng ta không biết nhân loại sẽ còn tồn tại thêm 1.000 hay 10.000 năm nữa, nhưng nếu biểu thị tuổi thọ của nhân loại dưới dạng lũy thừa của 10, ta có thể nói là 10^n năm. Kết hợp với tổng số sao ước tính trong Dải Ngân hà và tần suất các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời giống Trái Đất nằm trong vùng ở được (dựa trên dữ liệu thăm dò 20 năm qua), ta có thể biểu diễn giá trị N như một hàm số của n. Nói cách khác, số lượng các nền văn minh ngoài hành tinh có thể tìm thấy trong Dải Ngân hà có thể biểu thị bằng hàm số của số mũ n, đại diện cho tuổi thọ trung bình của các nền văn minh trí tuệ (bao gồm cả con người) là lũy thừa bậc mấy của 10. Dựa vào n, chúng ta có thể so sánh số lượng N các nền văn minh ngoài hành tinh mà chúng ta có thể khám phá.
Giờ hãy áp dụng vào thực tế. Chúng ta vẫn chưa tìm thấy bất kỳ nền văn minh ngoài hành tinh nào. Nói cách khác, giá trị N không vượt quá 1. Kết quả của việc áp dụng thực tế này khá đáng sợ. Để N không vượt quá 1, thì thật đáng ngạc nhiên, tuổi thọ trung bình L của một nền văn minh kỹ thuật không được vượt quá 5.000 năm. Khi n bằng 3,7 thì N vượt quá 1. 10 mũ 3,7 là khoảng 5.000. Nói cách khác, vì hầu như tất cả các nền văn minh kỹ thuật có thể tồn tại trong Dải Ngân hà đều biến mất trước khi kịp trụ được 5.000 năm, nên chúng ta vẫn chưa thu được tín hiệu của bất kỳ nền văn minh nào.
Trong Dải Ngân hà, dù có ít nhất một nền văn minh kỹ thuật tồn tại, nhưng nhiều nền văn minh lại không thể tồn tại cùng lúc. Cứ một nền văn minh ra đời thì một nền văn minh khác lại diệt vong. Kết quả là, hai nền văn minh khác nhau không bao giờ có cơ hội tồn tại cùng thời điểm để nhận ra sự hiện diện của nhau. Trong Dải Ngân hà đầy rẫy những nền văn minh biến mất chỉ sau chưa đầy 5.000 năm, có lẽ những trò đùa nghiệt ngã về thời gian như vậy đang diễn ra.
Con số 5.000 năm thực sự đáng sợ. Nó tương đương với toàn bộ chiều dài lịch sử nhân loại từ khi bắt đầu ghi chép bằng văn bản. Nó mang lại nỗi sợ rằng có lẽ chúng ta cũng đang là một nền văn minh có thời hạn, với cái kết đang cận kề. Nhưng hiện tại, chúng ta không cần quá lo lắng. Trong nghiên cứu này, thời gian tính tuổi thọ không bao gồm xã hội nông nghiệp nguyên thủy hay các nền văn minh cổ đại. Đó là tuổi thọ kể từ khi sở hữu nền văn minh công nghệ hiện đại có khả năng gửi và nhận tín hiệu vào vũ trụ. Nghiên cứu này cho rằng nhân loại chúng ta chỉ mới bước vào ngưỡng cửa của nền văn minh vũ trụ khoảng 200 năm. Kể từ Cách mạng Công nghiệp, xét theo thời gian của vũ trụ, nhân loại chỉ mới vừa châm lửa được một chút mà thôi. Nhưng nếu 4.800 năm nữa trôi qua, có lẽ chúng ta sẽ trở thành sinh vật tự thiêu rụi ngôi nhà của chính mình bằng ngọn lửa đó.
Phân tích này tiến thêm một bước nữa. Có lẽ việc liên lạc thông qua ánh sáng và sóng điện từ là phổ biến nhất giữa các nền văn minh trí tuệ. Đường kính Dải Ngân hà là 100.000 năm ánh sáng. Thời gian để sóng vô tuyến đi ngang qua Dải Ngân hà cũng là 100.000 năm. Nếu bất kỳ nền văn minh kỹ thuật nào ở một nơi nào đó trong Dải Ngân hà đã từng phát đi một tín hiệu mạnh mẽ đủ để cảm nhận được trong suốt 100.000 năm qua, thì theo nguyên tắc, tín hiệu đó hoàn toàn có thể chạm tới chúng ta. Nghĩa là, nếu trong Dải Ngân hà từng có nền văn minh tồn tại đủ lâu mà không bị diệt vong, phát đi những tín hiệu vô tuyến ổn định và mạnh mẽ, thì sự im lặng của vũ trụ mà chúng ta đang đối mặt thật khó giải thích. Nếu cân nhắc khả năng liên lạc vũ trụ dựa trên sóng điện từ, sự im lặng của vũ trụ càng trở nên đáng sợ hơn.
Trước khi gửi tín hiệu vô tuyến, chúng ta còn có thể nghĩ đến việc thăm dò vật lý bằng cách tự mình lái tàu vũ trụ đi tìm kiếm. Hãy giả sử một nền văn minh ngoài hành tinh gửi tàu vũ trụ. Nếu một con tàu di chuyển ngẫu nhiên từ ngôi sao này sang ngôi sao khác để khám phá thiên hà, quá trình đó giống như sự khuếch tán của các phân tử khí. Khoảng cách tối đa có thể lan rộng tỷ lệ thuận với căn bậc hai của số lần di chuyển. Để đơn giản hóa phép tính, hãy lấy khoảng cách trung bình giữa các ngôi sao trong Dải Ngân hà là 1 năm ánh sáng và kích thước Dải Ngân hà là 100.000 năm ánh sáng. Khi đó, nếu một con tàu di chuyển 10^10 lần, nó có thể khám phá 10% tổng số sao trong Dải Ngân hà. Vấn đề nằm ở tốc độ. Ngay cả khi con tàu đó di chuyển với tốc độ gần 10% tốc độ ánh sáng, chỉ riêng việc lục soát khắp Dải Ngân hà cũng sẽ tốn tới 100 tỷ năm. Đó là khoảng thời gian dài vô tận đến mức không thể so sánh với tuổi của vũ trụ.
Tất nhiên, một nền văn minh ngoài hành tinh đã phát triển đến mức có thể du hành liên sao thì không bao giờ chỉ gửi vỏn vẹn một con tàu. Nếu họ gửi vô số tàu thăm dò cùng lúc, thời gian khám phá sẽ giảm đi đáng kể. Nếu có một nền văn minh cực kỳ hiếu chiến, phóng đi rất nhiều tàu vũ trụ, thì thời gian để tìm kiếm khắp Dải Ngân hà có thể giảm xuống còn khoảng 1 triệu năm. Do đó, quy mô thời gian để khám phá vật lý thực tế nằm trong khoảng từ 1 triệu đến 100 tỷ năm. Dù phạm vi khá rộng, bài học rút ra rất rõ ràng: Để thực sự đi thăm dò từng ngóc ngách trong thiên hà, một nền văn minh chỉ trụ được vài nghìn năm là không đủ. Chỉ những nền văn minh trí tuệ có thể tồn tại lâu hơn thế mới có cơ hội tự mình rong ruổi khắp thiên hà. Vỏn vẹn 5.000 năm là quá ngắn ngủi để chinh phục thiên hà.
Hãy đưa ra một giả định hơi cực đoan nhưng đơn giản. Giả sử Dải Ngân hà là một chiếc đĩa khổng lồ có bán kính D. Nếu N là số lượng nền văn minh kỹ thuật tồn tại cùng lúc, thì mật độ văn minh sẽ là N chia cho diện tích đĩa thiên hà. Từ đó, khoảng cách trung bình giữa hai nền văn minh kỹ thuật láng giềng sẽ là bán kính thiên hà chia cho căn bậc hai của số lượng văn minh N. Hãy thử nuôi hy vọng rằng trong Dải Ngân hà có ít nhất hai nền văn minh kỹ thuật cùng tồn tại. Tức N = 2. Nếu họ có thể di chuyển tàu vũ trụ với tốc độ 10% tốc độ ánh sáng, thời gian để hai nền văn minh nhận ra sự tồn tại của nhau là khoảng 200.000 năm. Nói cách khác, để hai nền văn minh có thể trực tiếp viếng thăm và nhận ra nhau, tuổi thọ của nền văn minh kỹ thuật phải đạt ít nhất hàng trăm nghìn năm. Nếu một trong hai bên biến mất trước đó, hai nền văn minh sẽ không bao giờ gặp được nhau.
Phân tích thú vị này khiến chúng ta nhìn nhận nghịch lý Fermi dưới một góc độ khác. Việc chỉ hỏi “Người ngoài hành tinh có tồn tại không?” sẽ không cho chúng ta biết khả năng khám phá ra các nền văn minh khác. Điều quan trọng không phải là họ có tồn tại hay không. Vấn đề quan trọng nhất là liệu họ có đủ sống sót lâu dài để cùng tồn tại với chúng ta trong cùng một thời đại hay không.
Có lẽ Dải Ngân hà đã từng trải qua thời kỳ hoàng kim đầy rẫy các nền văn minh. Có thể đã từng có những thời kỳ các hành tinh chứa đầy đại dương, nơi sự sống đơn bào ra đời và các sinh vật có trí tuệ dựng xây thành phố. Thậm chí họ có thể đã gửi những tín hiệu vô tuyến ra ngoài không gian và thực hiện những chuyến hải trình dũng cảm trên tàu vũ trụ. Nhưng nếu nền văn minh rực rỡ đó sụp đổ chỉ trong chưa đầy 5.000 năm, thì sẽ chẳng có cuộc gặp gỡ nào xảy ra cả. Trong quy mô thiên hà, đó gần như chỉ là một khoảnh khắc. Đom đóm sống khắp nơi trên bầu trời đêm, nhưng nếu chúng chỉ nhấp nháy đúng một lần, thì có nghĩa là tất cả đều đã vụt tắt trước khi kịp nhìn thấy ánh sáng của nhau.
Nếu suy đoán đáng sợ rằng văn minh vũ trụ không thể vượt qua bức tường 5.000 năm là sự thật, thì lý do đó là gì? Tại sao nền văn minh kỹ thuật không thể duy trì lâu hơn? Có thể là do va chạm tiểu hành tinh, núi lửa phun trào khổng lồ, hoặc chẳng may bị cuốn vào vụ nổ tia gamma ở gần đó. Tuy nhiên, ngoài những thiên tai và yếu tố bên ngoài này, mối nguy hiểm lớn hơn có thể chính là những hiểm họa do chính nền văn minh tạo ra. Hãy tưởng tượng về chiến tranh hạt nhân, đại dịch, trí tuệ nhân tạo mất kiểm soát, công nghệ sinh học, lạm dụng tài nguyên, v.v. Trong lịch sử Trái Đất, đã có những ví dụ về các nền văn minh như La Mã hay Maya sụp đổ vì nguyên nhân từ chính họ. Tất nhiên, sự sụp đổ đó chỉ là ở một thành bang, không dẫn đến sự tuyệt chủng của toàn thể nhân loại. Nhưng thế giới hiện nay đã khác xưa. Kinh tế, năng lượng, thực phẩm, thông tin, tất cả đều đan xen như một thành bang khổng lồ. Giờ đây, thất bại của một nền văn minh không chỉ dừng lại là vấn đề của khu vực đó nữa.
Tất nhiên, phân tích này dựa trên một tiền đề lạc quan quan trọng. Đó là kỳ vọng rằng sự sống và nền văn minh trí tuệ gần như chắc chắn sẽ ra đời trên các hành tinh có điều kiện tương tự Trái Đất. Ngược lại, nếu xác suất đó thấp, nghĩa là ngay cả trên các hành tinh có điều kiện tốt, sự sống cũng khó ra đời, hoặc ngay cả khi có sự sống, trí tuệ cũng rất hiếm hoi, hoặc ngay cả khi có trí tuệ, họ cũng khó tiến tới nền văn minh kỹ thuật, thì tuổi thọ cho phép của từng nền văn minh sẽ dài hơn. Nếu f không phải là 1 mà là 0,01, tuổi thọ của nền văn minh kỹ thuật sẽ tăng lên tới 10^5,7 năm, tức khoảng 500.000 năm. Tất nhiên, đối với những người kỳ vọng vào sự thịnh vượng vĩnh cửu của nhân loại, đó vẫn là một khoảng thời gian khá đáng sợ.
Chúng ta có thể đặt một tia hy vọng cuối cùng. Có thể các nền văn minh ngoài hành tinh may mắn đã vượt qua bức tường 5.000 năm hay 500.000 năm và tồn tại lâu dài, nhưng họ sử dụng phương thức liên lạc khác, không phụ thuộc vào sóng vô tuyến như chúng ta. Cũng có thể họ chỉ phát tín hiệu theo hướng quá hẹp, còn chúng ta lại đang sống trong vùng tối. Có thể họ đang sử dụng tần số mà chúng ta hoàn toàn không thể thấy. Có lẽ những nền văn minh vũ trụ nhận ra rằng việc tự tiết lộ vị trí là khá nguy hiểm, nên họ đã phát triển theo cách không cố tình để lại dấu vết của mình trong vũ trụ nữa. Như vậy, nếu các nền văn minh vũ trụ cố tình chọn không liên lạc, hoặc sử dụng cách thức liên lạc mà chúng ta không thể chạm tới, thì không cần phải bó buộc mình vào giới hạn thời gian quá ngắn ngủi là 5.000 năm.
Dù sao đi nữa, nhân loại vẫn chưa chạm đến bức tường 5.000 năm. Chúng ta mới chỉ trải qua khoảng 200 năm với tư cách là một nền văn minh kỹ thuật. Nhưng trong khoảng thời gian ngắn ngủi đó, chúng ta đã sở hữu khả năng thay đổi khí hậu hành tinh, và có thể thổi bay cả một thành phố bằng vũ khí hạt nhân trong tích tắc. Chúng ta đang tiến vào kỷ nguyên chỉnh sửa gen, thay đổi cấu trúc tri thức và quyền lực bằng trí tuệ nhân tạo. Nhìn từ quan điểm vũ trụ, đây là một sự thay đổi khá nhanh chóng. Chỉ trong 200 năm, một loài đã có được sức mạnh địa chất trên chính hành tinh của mình. Vấn đề là liệu chúng ta có đủ trưởng thành để điều khiển sức mạnh khủng khiếp mà mình đang sở hữu một cách khôn ngoan hay không.
Nhà thiên văn học Carl Sagan, người đã làm cho phương trình Drake trở nên nổi tiếng, có cái nhìn tiêu cực về điều này. Ông nói rằng nhân loại là một nền văn minh đang ở “tuổi dậy thì về kỹ thuật”, đang sợ hãi chơi đùa với những món đồ chơi nguy hiểm có thể làm tổn thương chính mình. Và nhìn vào nhiều sự hỗn loạn cũng như thực tại mà chúng ta đang đối mặt ngày nay, ngay cả phép tính tuyệt vọng nhất của phân tích lần này - dự báo tuổi thọ tối thiểu cho nền văn minh nhân loại là 5.000 năm - cũng có cảm giác như một kỳ vọng lạc quan.
Một ngày nào đó sau khi chúng ta biến mất, có thể một nền văn minh hậu bối xuất hiện muộn màng sẽ lắng tai nghe về phía Dải Ngân hà. Giống như chúng ta bây giờ, họ cũng sẽ nhìn lên bầu trời quá đỗi tĩnh lặng trái với mong đợi và hỏi ngược lại: “Mọi người đâu hết rồi?”. Nếu lúc đó chúng ta vẫn tồn tại, và nếu chúng ta sống sót đủ lâu để để lại dấu vết giữa các vì sao, câu trả lời cho câu hỏi đó chắc chắn sẽ khác đi. Hy vọng rằng sự im lặng không phải là định luật của vũ trụ mà chỉ là một giai đoạn lịch sử chưa bị phá vỡ. Có lẽ câu trả lời cho nghịch lý Fermi không phụ thuộc vào người ngoài hành tinh. Câu trả lời nằm ở chính chúng ta. Cách chắc chắn nhất để làm sáng tỏ lý do tại sao Dải Ngân hà lại tĩnh lặng chính là việc chúng ta không lặng lẽ biến mất.
Tham khảo
https://academic.oup.com/mnras/article/548/3/stag405/8499605?login=false
Tác giả Ji Woong-bae là ai? Yêu mèo và vũ trụ. Khi còn nhỏ, sau khi xem phim ‘Galaxy Express 999’, anh đã nuôi dưỡng ước mơ lan tỏa vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện anh đang là giáo sư trợ lý tại Khoa Tự do thuộc Đại học Sejong, đồng thời tham gia các hoạt động truyền thông khoa học đa dạng như giảng dạy và viết lách. Anh đã viết những cuốn sách như ‘Về sự vô dụng của nhà thiên văn học’, ‘Chúng ta đều sinh ra là những nhà thiên văn học’, ‘Những câu hỏi kỳ lạ xuất hiện khi ngắm nhìn vũ trụ’, và dịch các tác phẩm như ‘Tôi đã giết sao Diêm Vương như thế nào’, ‘Quantum Life’, ‘UFO’.