Le paradoxe de Fermi

Tout le monde ressent quelque chose quand il se trouve dans un très bon endroit par une très bonne nuit étoilée et qu’il lève les yeux et voit cela :

Certaines personnes s’en tiennent à la tradition se sentant époustouflées par l’ampleur démentielle de l’univers. Même si cela ne dure pas longtemps. Mais tout le monde ressent quelque chose.

Le physicien Enrico Fermi a lui aussi ressenti quelque chose : « Où est tout le monde ?

Un ciel vraiment étoilé semble immense, mais tout ce que nous regardons, c’est notre quartier. Lors des meilleures nuits, nous pouvons voir jusqu’à environ 2 500 étoiles (soit environ un cent millionième des étoiles de notre galaxie), et presque toutes sont à moins de 1 000 années-lumière de nous (soit 1 % du diamètre de la Voie lactée). Voici donc ce que nous recherchons réellement :

Lorsqu’on aborde le thème des étoiles et des galaxies, une question qui titille la plupart des humains est : « Y a-t-il une autre vie intelligente là-bas ? Mettons des chiffres sur le tapis…

Il y a autant d’étoiles que dans notre galaxie (100 à 400 milliards), il y a à peu près le même nombre de galaxies dans l’univers observable – donc pour chaque étoile de la colossale Voie lactée, il y a une galaxie entière. Au total, cela correspond à la fourchette généralement citée de 1022 à 1024 étoiles au total, ce qui signifie que pour chaque grain de sable sur chaque plage de la Terre, il y a 10 000 étoiles.

Le monde scientifique n’est pas tout à fait d’accord sur le pourcentage de ces étoiles qui ressemblent au soleil (de taille, de température et de luminosité similaires) – les opinions varient généralement entre 5 et 20 %. Si l’on considère le côté le plus conservateur de la situation (5 %) et la partie inférieure du nombre total d’étoiles (1022), on obtient 500 quintillions, soit 500 milliards de milliards d’étoiles semblables au soleil.

Il y a également un débat sur le pourcentage de ces étoiles semblables au soleil qui pourraient être mises en orbite autour d’une planète semblable à la Terre (une planète dont les conditions de température sont similaires et qui pourrait contenir de l’eau liquide et potentiellement supporter une vie semblable à celle de la Terre). Certains disent qu’elle atteint 50 %, mais prenons les 22 % plus conservateurs qui ressortent d’une récente étude du PNAS. Cela suggère qu’il y a une planète semblable à la Terre potentiellement habitable qui tourne autour d’au moins 1% du total des étoiles de l’univers, soit un total de 100 milliards de milliards de planètes semblables à la Terre.

Il y a donc 100 planètes semblables à la Terre pour chaque grain de sable dans le monde. Pensez-y la prochaine fois que vous serez sur la plage.

Pour l’avenir, nous n’avons pas d’autre choix que de devenir complètement spéculatifs. Imaginons qu’après des milliards d’années d’existence, 1% des planètes semblables à la Terre développent la vie (si c’est vrai, chaque grain de sable représenterait une planète avec de la vie dessus). Et imaginez que sur 1% de ces planètes, la vie progresse à un niveau intelligent comme ici sur Terre. Cela signifierait qu’il y avait 10 quadrillions, ou 10 millions de milliards de civilisations intelligentes dans l’univers observable.

Pour revenir à notre galaxie, et en faisant le même calcul sur l’estimation la plus basse pour les étoiles de la Voie lactée (100 milliards), nous estimons qu’il y a 1 milliard de planètes semblables à la Terre et 100 000 civilisations intelligentes dans notre galaxie.1

SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) est une organisation qui se consacre à l’écoute des signaux provenant d’autres formes de vie intelligente. Si nous avons raison de dire qu’il y a 100 000 civilisations intelligentes ou plus dans notre galaxie, et que même une fraction d’entre elles envoient des ondes radio ou des faisceaux laser ou d’autres modes de tentative de contact avec les autres, le réseau d’antennes paraboliques du SETI ne devrait-il pas capter toutes sortes de signaux ?

Mais ce n’est pas le cas. Pas un seul. Jamais.

Où sont-ils tous ?

Cela devient plus étrange. Notre soleil est relativement jeune dans la durée de vie de l’univers. Il existe des étoiles bien plus anciennes avec des planètes semblables à la Terre bien plus anciennes, ce qui devrait en théorie signifier des civilisations bien plus avancées que la nôtre. À titre d’exemple, comparons notre Terre, vieille de 4,54 milliards d’années, à une hypothétique planète X vieille de 8 milliards d’années.

Si la planète X a une histoire similaire à celle de la Terre, voyons où en serait leur civilisation aujourd’hui (en utilisant l’espace de temps orange comme référence pour montrer l’étendue de l’espace de temps vert) :

La technologie et les connaissances d’une civilisation qui n’a que 1 000 ans d’avance sur nous pourraient être aussi choquantes pour nous que notre monde le serait pour un médiéval. Une civilisation qui a un million d’années d’avance sur nous pourrait être aussi incompréhensible pour nous que la culture humaine l’est pour les chimpanzés. Et la planète X a 3,4 milliards d’années d’avance sur nous…

Il existe une échelle appelée « échelle de Kardashev« , qui nous aide à regrouper les civilisations intelligentes en trois grandes catégories selon la quantité d’énergie qu’elles utilisent :

  • Une civilisation de type I a la capacité d’utiliser toute l’énergie de sa planète. Nous ne sommes pas tout à fait une civilisation de type I, mais nous en sommes proches (Carl Sagan a créé une formule pour cette échelle qui nous place à une civilisation de type 0,7).
  • Une civilisation de type II peut exploiter toute l’énergie de son étoile hôte. Notre faible cerveau de type I peut difficilement imaginer comment quelqu’un pourrait faire cela, mais nous avons fait de notre mieux, en imaginant des choses comme une sphère de Dyson.

Sphère de Dyson

Une civilisation de type III fait exploser les deux autres, accédant à une puissance comparable à celle de toute la galaxie de la Voie lactée.

Si ce niveau d’avancement semble difficile à croire, souvenez-vous de la planète X ci-dessus et de ses 3,4 milliards d’années de développement. Si une civilisation de la planète X était similaire à la nôtre et était capable de survivre jusqu’au niveau de type III, on pense naturellement qu’elle aurait probablement maîtrisé les voyages interstellaires à l’heure actuelle, peut-être même qu’elle aurait colonisé la galaxie entière.

Une hypothèse sur la façon dont la colonisation galactique pourrait se produire est de créer des machines qui peuvent voyager sur d’autres planètes, passer environ 500 ans à se reproduire en utilisant les matières premières de leur nouvelle planète, puis envoyer deux répliques faire la même chose. Même sans se rapprocher de la vitesse de la lumière, ce processus coloniserait la galaxie entière en 3,75 millions d’années, un clignement d’œil relatif à l’échelle de milliards d’années :

Coloniser la galaxie

Source: Scientific American: “Where Are They”

En continuant à spéculer, si 1% de la vie intelligente survit assez longtemps pour devenir une civilisation de type III potentiellement colonisatrice de galaxies, nos calculs ci-dessus suggèrent qu’il devrait y avoir au moins 1 000 civilisations de type III dans notre seule galaxie – et étant donné la puissance d’une telle civilisation, leur présence serait probablement assez perceptible. Et pourtant, nous ne voyons rien, nous n’entendons rien et nous ne recevons la visite de personne.

Alors, où sont-ils tous ?

Bienvenue au paradoxe de Fermi.

Nous n’avons pas de réponse au paradoxe de Fermi – le mieux que nous puissions faire est de trouver des « explications possibles ». Et si vous demandez à dix scientifiques différents quelle est leur intuition sur le bon, vous obtiendrez dix réponses différentes. Vous savez, quand vous entendez parler des humains du passé qui débattaient pour savoir si la Terre était ronde ou si le soleil tournait autour de la Terre, ou qui pensaient que la foudre s’était produite à cause de Zeus, et qu’ils semblaient si primitifs et dans l’obscurité ? Voilà où nous en sommes avec ce sujet.

En examinant certaines des explications possibles les plus discutées du paradoxe de Fermi, divisons les en deux grandes catégories : les explications qui supposent qu’il n’y a aucun signe des civilisations de type II et de type III parce qu’il n’y en a pas, et celles qui supposent qu’elles existent et que nous ne voyons ou n’entendons rien pour d’autres raisons.

Vous pouvez lire la suite sur l’excellent blog de Tim Urban, WaitbutWhy

 

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