Nghịch lý Fermi

Nghịch lý Fermi là sự xung đột giữa độ lớn và các tỷ lệ dường như ủng hộ sự sống thông minh phổ biến trong vũ trụ và một sự thiếu hụt bằng chứng. Một định nghĩa đầy đủ hơn vì thế có thể được viết là:

Kích thước và tuổi thực của vũ trụ cho thấy nhiều nền văn minh ngoài Trái Đất có trình độ kỹ thuật cao phải tồn tại.
Tuy nhiên, lý thuyết này dường như mâu thuẫn với sự thiếu hụt bằng chứng quan sát ủng hộ nó.

Khía cạnh đầu tiên của nghịch lý, "tranh cãi theo tầm mức", là một chức năng của các con số thô có liên quan: ước tính có 250 tỷ (2.5 x 10¹¹) ngôi sao trong Ngân hà và 70 nghìn tỷ tỷ (7 x 10²²) ngôi sao trong vũ trụ nhìn thấy được.^[4] Thậm chí nếu sự sống thông minh xảy ra chỉ ở một tỷ lệ rất nhỏ các hành tinh xung quanh những ngôi sao đó, vẫn có một lượng lớn nền văn minh hiện có chỉ riêng trong thiên hà Ngân hà. Lý lẽ này cũng thừa nhận nguyên tắc thông thường, cho rằng Trái Đất không đặc biệt, mà chỉ đơn giản là một hành tinh tiêu biểu, đối tượng của một số quy luật, hiệu ứng và dường như giống với bất kỳ thế giới nào khác. Một số ước tính sử dụng phương trình Drake ủng hộ lý lẽ này, dù chính những giả định phía sau những tính toán đó cũng bị đặt vấn đề.

Lý lẽ căn bản thứ hai của nghịch lý Fermi là một sự tranh cãi cho lý lẽ theo tỷ lệ: nếu khả năng của sự sống thông minh lớn hơn sự khan hiếm, và khuynh hướng của nó là thực dân hoá các môi trường sống, dường như bất kỳ một nền văn minh tiên tiến nào cũng sẽ tìm kiếm các nguồn tài nguyên mới và đầu tiên thực dân hoá chính hệ sao của họ, và sau đó là các hệ sao xung quanh. Bởi không có bằng chứng xác định hay chứng nhận trên Trái Đất hay ở bất kỳ đâu trong vũ trụ đã được biết về sự sống thông minh khác sau 13.7 tỷ năm lịch sử vũ trụ, có thể giả định rằng sự sống là hiếm hay các giả định của chúng ta về cách cư xử chung của các loài thông minh là sai lầm.

Nghịch lý Fermi có thể được hỏi theo hai cách. Cách thứ nhất là, "Tại sao không có người ngoài Trái Đất, hay đồ tạo tác tự nhiên của họ ở đây?" Nếu việc du lịch liên sao là có thể, thậm chí theo kiểu "chậm" gần như tầm vóc kỹ thuật của Trái Đất, thì cũng chỉ mất 5 triệu tới 50 triệu năm để thực dân hoá ngân hà.^[5] Đây là một lượng thời gian khá nhỏ theo quy mô thời gian địa chất, chưa nói đến quy mô thời gian vũ trụ. Bởi có rất nhiều ngôi sao già hơn mặt trời, hay bởi sự sống thông minh có thể đã tiến hoá sớm hơn ở một nơi nào đó, thì câu hỏi sẽ trở thành tại sao thiên hà đã không bị thực dân hoá xong. Thậm chí nếu việc thực dân hoá là không hiện thực hay là không mong muốn với mọi nền văn minh ngoài Trái Đất, việc thám hiểm thiên hà ở tầm mức lớn vẫn là có thể; các phương tiện thám hiểm và các tàu thăm dò lý thuyết liên quan được bàn luận rất nhiều dưới đây. Tuy nhiên, không có dấu hiệu về việc thực dân hoá hay thám hiểm từng nói chung được biết tới.

Cuộc tranh cãi bên trên có thể không coi vũ trụ là một tổng thể, bởi thời gian du lịch có thể giải thích tốt cho sự thiếu hụt sự hiện diện vật chất trên Trái Đất của người ngoài Trái Đất từ các thiên hà xa xôi. Tuy nhiên, câu hỏi khi đó lại trở thành "Tại sao chúng ta không thấy các dấu hiệu của sự sống thông minh?" như một nền văn minh đủ tiên tiến^[6] có khả năng được quan sát thấy trên một phân số khá lớn của kích thước của vũ trụ quan sát được.^[7] Thậm chí nếu những nền văn minh như vậy là hiếm, phạm vi cuộc tranh cãi cho thấy chúng phải tồn tại ở một nơi nào đó ở một số địa điểm trong lịch sử vũ trụ, và bởi chúng có thể được thám sát từ xa trong một khoảng thời gian khá lớn, nhiều địa điểm tiềm năng cho nguồn gốc của chúng nằm trong tầm quan sát của chúng ta. Tuy nhiên, không có những dấu hiệu không thể chối cãi của những nền văn minh như vậy từng được phát hiện.

Hiện không rõ phiên bản nào của nghịch lý mạnh hơn.^[8]

Năm 1950, khi đang làm việc tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos, nhà vật lý Enrico Fermi đã có một cuộc đối thoại không chủ định khi đang đi ăn trưa với các đồng nghiệp Emil Konopinski, Edward Teller và Herbert York. Ba người nói chuyện qua về sự xuất hiện gần đó của những báo cáo Vật thể bay không xác định (UFO) và một tranh biếm hoạ của Alan Dunn^[9] dí dỏm khiển trách sự biến mất những thùng rác thành phố do những kẻ cướp ngoài hành tinh. Sau đó họ có một cuộc thảo luận nghiêm túc hơn về những cơ hội để loài người quan sát thấy sự du lịch nhanh hơn ánh sáng của một số vật thể vật chất trong mười năm tới, mà Teller cho là một phần triệu, nhưng Fermi cho là lớn hơn ở mức một phần mười. Cuộc nói chuyện chuyển sang các chủ đề khác, cho tới khi trong bữa ăn bất ngờ Fermi la lên, "Họ đâu?" (có thể là, "Mọi người đâu?")^[10] Một người tham gia nhớ lại rằng sau đó Fermi thực hiện một loạt tính toán nhanh bằng các con số ước tính (Fermi nổi tiếng về khả năng đưa ra ước tính chính xác từ các nguyên tắc đầu tiên và dữ liệu tối thiểu, xem vấn đề Fermi.) Theo lời kể này, sau đó ông kết luận rằng Trái Đất đã phải bị viếng thăm từ lâu rồi và nhiều lần.^[10][11]

Tuy nhiều lý thuyết và nguyên tắc có liên quan tới nghịch lý Fermi, thứ liên quan gần nhất là phương trình Drake.

Phương trình được Tiến sĩ Frank Drake lập năm 1960, một thập kỷ sau những sự phản đối do Enrico Fermi đưa ra, trong một nỗ lực nhằm tìm kiếm một phương tiện có phương pháp để đánh giá nhiều khả năng có liên quan tới sự sống ngoài Trái Đất. Các hệ số suy đoán của phương trình: tỷ lệ thành tạo sao trong thiên hà; số lượng các ngôi sao với các hành tinh và số lượng hành tinh có thể ở được; số lượng những hành tinh đó phát triển sự sống và sự sống thông minh sau đó; và cuối cùng là tuổi thọ ước tính của những nền văn minh đó. Vấn đề cốt lõi là bốn khoản cuối cùng (số hành tinh với sự sống, tỷ lệ sự sống trở nên thông minh, tỷ lệ sự sống thông minh trở nên có thể liên lạc được, và tuổi thọ của nền văn minh đang liên lạc) hiện hoà toàn không được biết. Chúng ta chỉ có một ví dụ, nêu ra những ước tính thống kê không thể, và thậm chí ví dụ chúng ta có là đối tượng của một thành kiến loài người mạnh.

Một sự phản đối sâu hơn là hình thức đầu tiên của phương trình Drake cho rằng các nền văn minh xuất hiện sau đó mất đi trong những hệ mặt trời nguyên gốc của họ. Nếu việc thực dân hoá liên sao là có thể, thì giả định đó là vô giá trị, và các phương trình của sự vận động dân số phải được áp dụng thay thế.^[12]

Phương trình Drake đã được sử dụng bởi cả những người lạc quan và bi quan với các kết quả hoàn toàn khác nhau. Tiến sĩ Carl Sagan, sử dụng những con số lạc quan, cho rằng có tới một triệu nền văn minh có thể liên lạc trong Ngân hà năm 1966, dù sau này ông cho rằng con số đó phải nhỏ hơn rất nhiều. Những người hoài nghi, như Frank Tipler, đã đưa ra những con số bi quan và kết luận rằng con số trung bình của các nền văn minh trong một thiên hà nhỏ hơn một.^[13] (Lưu ý rằng, thấm chí có ít nhất một nền văn minh trong thiên hà của chúng ta, số trung bình hay số "có thể nhất" của các nền văn minh trong thiên hà của chúng ta được miêu tả bởi phương trình này vẫn có thể nhỏ hơn một. Nói cách khác, thực tế rằng có ít nhất một nền văn minh trong thiên hà của chúng ta không có nghĩa rằng điều này dường như là một kết quả. Đây là một ví dụ tuyệt vời về thành kiến loài người. Không nền văn minh nào có thể sử dụng mình để tính toán số lượng trung bình của các nền văn minh trong một thiên hà, bởi nếu không có ít nhất một nền văn minh câu hỏi không thể được đặt ra.)

Chính Frank Drake đã bình luận rằng Phương trình Drake dường như không thể giải quyết nghịch lý Fermi; thay vào đó nó chỉ là một cách tổ chức sự dốt nát của chúng ta trong chủ đề này.

Một cách rõ ràng để giải quyết nghịch lý Fermi là tìm ra bằng chứng mang tính quyết định về sự sống thông minh ngoài Trái Đất. Nhiều nỗ lực tìm kiếm bằng chứng như vậy đã được thực hiện từ năm 1960, và nhiều nỗ lực khác vẫn đang tiếp tục. Bởi con người không có khả năng du lịch liên sao, những cuộc tìm kiếm đó chỉ đang được thực hiện từ những khoảng cách rất xa dựa trên những phân tích cẩn thận những bằng chứng rất tinh vi. Điều này làm hạn chế những khám phá có thể với những nền văn minh đã biến đổi môi trường của mình theo một cách có thể phát hiện, hay tạo ra những hiệu ứng có thể phát hiện từ một khoảng cách, như phát xạ radio. Dường như sẽ không có những nền văn minh phi kỹ thuật sẽ được phát hiện từ Trái Đất trong tương lai gần.

Một khó khăn trong việc tìm kiếm là tránh quan điểm quá đặt con người làm trung tâm. Phỏng đoán về kiểu bằng chứng dường như sẽ được tìm thấy thường tập trung vào những hoạt động mà con người đã từng thực hiện, hay dường như sẽ thực hiện khi có kỹ thuật tiên tiến hơn. Những người thông minh ngoài hành tinh có thể tránh những hoạt động "được dự đoán" này, hay thực hiện những hành vi hoàn toàn mới đối với con người.

Phát xạ radio

Công nghệ radio và khả năng xây dựng một kính viễn vọng radio được cho là một tiến bộ tự nhiên cho các giống loài có kỹ thuật^[14] về mặt lý thuyết tạo ra các hiệu ứng có thể bị phát hiện từ các khoảng cách liên sao.Ví dụ, những nhà quan sát nhạy cảm của hệ mặt trời, sẽ thường lưu ý tới các sóng radio mạnh của một sao G2 vì việc truyền phát vô tuyến và viễn thông của Trái Đất. Vì thiếu một bằng chứng tự nhiên rõ ràng, những nhà quan sát ngoài hành tinh có thể nghĩ tới sự tồn tại của nền văn minh Trái Đất.

Vì thế, việc tìm kiếm cẩn thận các phát xạ radio từ vũ trụ với những tín hiệu phi tự nhiên có thể dẫn tới việc phát hiện các nền văn minh ngoài Trái Đất. Những tín hiệu như vậy có thể hoặc là các sản phẩm "không chủ đích" của một nền văn minh, hoặc những nỗ lực có chủ địch để liên lạc, như thông điệp Arecibo để liên lạc với sự sống thông minh ngoài Trái Đất. Một số nhà thiên văn học và đài quan sát đã nỗ lực và đang nỗ lực phát hiện bằng chứng như vậy, chủ yếu thông qua tổ chức SETI, dù những cách tiếp cận khác như SETI quang học cũng có tồn tại.

Nhiều thập kỷ phân tích của SETI vẫn chưa cho thấy bất kỳ ngôi sao dãy chính nào có ánh sáng bất thường hay phát xạ radio lặp lại có chủ ý, dù đã có một số tín hiệu tiềm năng. Ngày 15 tháng 8 năm 1977 "Wow! signal" được thu bởi kính viễn vọng radio The Big Ear. Tuy nhiên, Big Ear chỉ quan sát mỗi điểm trên bầu trời trong 72 giây, và việc tái giám sát điểm này đã không tìm thấy gì nữa. Năm 2003, nguồn radio SHGb02+14a đã được phân tích của SETI@home cô lập, dù nó đã hầu như không được chú ý đến trong các nghiên cứu tiếp sau. Có nhiều giả định kỹ thuật bên dưới SETI có thể khiến loài người bỏ qua những phát xạ radio với các kỹ thuật tìm kiếm hiện nay, chúng được thảo luận dưới đây.

Quan sát hành tinh trực tiếp

Việc tìm kiếm và xếp hạng các hành tinh ngoài hệ mặt trời đã được tính đến trong những cải tiến gần đây trong việc chế tạo thiết bị và phân tích của thiên văn học. Tuy đây là một lĩnh vực mới của thiên văn học – tài liệu xuất bản đầu tiên tuyên bố đã phát hiện một hành tinh ngoài hệ mặt trời xuất hiện năm 1989 — có lẽ các hành tinh dường như thích hợp cho sự sống phát triển sẽ được tìm thấy trong tương lai gần.

Bằng chứng trực tiếp về sự tồn tại của sự sống có thể cuối cùng sẽ được quan sát, như việc phát hiện các khí mang dấu hiệu sinh học (như methane và oxy) — hay thập chí cả việc ô nhiễm không khí công nghiệp của một nền văn minh có kỹ thuật tiên tiến – trong một khí quyển của một hành tinh ngoài hệ mặt trời bằng cách phương tiện phân tích quang phổ.^[15] Với những cải tiến trong khả năng quan sát của chúng ta, cuối cùng thậm chí có thể tìm kiếm trực tiếp bằng chứng như thứ mà con người tạo ra (xem bên phải).

Tuy nhiên, các hành tinh ngoài hệ mặt trời hiếm khi được quan sát trực tiếp (tuyên bố đầu tiên về việc đã thực hiện được hành vi như vậy diễn ra năm 2004^[16]); đúng hơn, sự tồn tại của chúng thường được suy luận từ những hiệu ứng chúng tạo ra trên một hay các ngôi sao mà chúng quay quanh. Điều này có nghĩa là thường chỉ khối lượng và quỹ đạo của một hành tinh ngoài Trái Đất là có thể được suy luận. Thông tin này, cùng với xếp hạng sao của mặt trời của nó, và thành phần dự đoán của nó (thường dựa trên khối lượng của hành tinh, và khoảng cách tới mặt trời của nó), chỉ cho phép ước tính sơ về môi trường hành tinh.

Trước năm 2009, các biện phán tìm kiếm hành tinh ngoài hệ mặt trời dường như không tìm kiếm các thế giới có sự sống kiểu Trái Đất. Các biện pháp như vi thấu kính hấp dẫn có thể phát hiện sự hiện diện của những thế giới "nhỏ", có thể thậm chí còn nhỏ hơn Trái Đất, nhưng chỉ có thể phát hiện những thế giới như vậy trong những khoảng thời gian rất ngắn, và việc tiếp tục là không thể. Các biện pháp khác như tốc độ xuyên tâm, thuật đo sao, và biện pháp đi qua cho phép những quan sát dài hơn về những hiệu ứng hành tinh ngoài Trái Đất, nhưng chỉ thực hiện được với các thế giới lớn hơn nhiều lần khối lượng của Trái Đất, ít nhất khi được thực hiện khi nhìn xuyên qua khí quyển. Những biện pháp này dường như không phải là cách che giấu sự sống kiểu Trái Đất. Tuy nhiên, việc tìm kiếm hành tinh ngoài hệ mặt trời và xếp hạng chúng là một lĩnh vực nhỏ rất sôi động của thiên văn học, với 241 hành tinh như vậy đã được phát hiện trong giai đoạn 1988 và 2007,^[17] và hành tinh kiểu Trái Đất đầu tiên đã được phát hiện trong vùng ở được của một ngôi sao được tìm thấy năm 2007.^[18] Những cải tiến trong các biện pháp tìm kiếm hành tinh ngoài hệ mặt trời, và việc sử dụng những biện pháp sẵn có từ vũ trụ, (như Phi vụ Kepler, phóng đi năm 2009) được chờ đợi sẽ tìm kiếm và mô tả các hành tinh cỡ Trái Đất, và xác định xem chúng có nằm trong những vùng ở được của các ngôi sao của chúng hay không. Những cải tiến quan sát đó có thể cho phép chúng ta tính toán tốt hơn về mức độ tiềm năng của các thế giới có thể ở được, và vì thế cho phép chúng ta có một ý tưởng chính xác hơn về sự phổ biến của sự sống trong vũ trụ; điều này sẽ có tác động lớn tới những sự quan tâm phía sau chính nghịch lý Fermi.

Những đồ tạo tác của người ngoài Trái Đất

Các tàu thám sát, thuộc địa và các đồ tạo tác khác

Như đã được lưu ý, với kích thước và tuổi đã biết của vũ trụ, và sự phân bố khá nhanh của sự sống có thể diễn ra, bằng chứng về những nỗ lực thực dân hoá của người ngoài hành tinh có thể được phát hiện. Tương tự, bằng chứng về việc thám hiểm không chứa sự sống thông minh ngoài Trái Đất, như các tàu vũ trụ và các thiết bị thu thập thông tin, có thể chờ đợi sự khám phá.

Một số kỹ thuật thám hiểm lý thuyết như tàu thám sát Von Neumann có thể thám hiểm tường tận một thiên hà có kích thước như Ngân hà chỉ trong nửa triệu năm, với một khoản đầu tư khá nhỏ về vật liệu và năng lượng so với các kết quả thu được. Nếu thậm chí một nền văn minh duy nhất trong Ngân hà nỗ lực thực hiện điều này, những tàu thám sát như vậy cho thể đi qua toàn bộ thiên hà. Bằng chứng về những tàu thám sát như thế có thể được tìm thấy trong hệ mặt trời – có lẽ trong vành đai tiểu hành tinh nơi các vật liệu có thể có nhiều và dễ dàng tiếp cận.^[19]

Một khả năng cho việc tiếp xúc với tàu thám sát ngoài hành tinh—một tàu như vậy có thể đang tìm cách tìm kiếm con người—là một tàu thám sát Bracewell của người ngoài hành tinh. Một bằng chứng như vậy có thể là một tàu thám sát vũ trụ tự động có mục đích tìm kiếm và liên lạc với những nền văn minh khác (đối lập với các tàu thám sát Von Neumann, thường được miêu tả là chỉ có mục đích khám phá). Chúng được đề xuất như một giải pháp thay thế để thực hiện một cuộc đối thoại chậm tốc độ ánh sáng giữa những người hàng xóm cách rất xa nhau. Tốt hơn là giả định với sự trễ dài mà một cuộc đối thoại radio có thể phải chịu, một tàu thám sát với một đồ tạo tác thông minh sẽ tìm kiếm nền văn minh khác để thực hiện những cuộc giao tiếp gần với nền văn minh được khám phá. Những kết quả của một tàu thám sát như vậy có thể vẫn được truyền tiếp về nền văn minh của nó với tốc độ ánh sáng, nhưng một cuộc đối thoại thu thập thông tin có thể được thực hiện trong thời gian thực.^[20]

Từ thập niên 1950 việc thám hiểm trực tiếp đã được tiến hành trên những phần nhỏ của hệ mặt trời và chưa từng có bằng chứng cho thấy nó từng được viếng thăm bởi những kẻ thực dân ngoài Trái Đất, hay tàu vũ trụ. Các cuộc thám hiểm chi tiết các vùng của hệ mặt trời nơi các dồi dào các nguồn tài nguyên—như các tiểu hành tinh, vành đai Kuiper, mây Oort và nhiều hệ thống vành đai hành tinh—có thể đưa ra bằng chứng về việc thám hiểm ngoài hành tinh, dù những vùng đó rất rộng lớn và khó khám phá. Đã có những nỗ lực đầu tiên theo hướng này dưới hình thức các dự án SETA và SETV để tìm kiếm những đồ tạo tác của những hành tinh ngoài hệ mặt trời hay bằng chứng khác về sự viếng thăm của sự sống ngoài hành tinh trong hệ mặt trời.^[21] Cũng đã có những nỗ lực gửi tín hiệu, thu hút, hay chế tạo các tàu thám sát Bracewell trong vùng lân cận Trái Đất, gồm cả những nỗ lực của các nhà khoa học Robert Freitas và Francisco Valdes.^[22] Nhiều dự án trong lĩnh vực này được các nhà thiên văn học coi là khoa học "rìa" và không một dự án nào từng xác định được bất kỳ đồ tạo tác nào.

Nếu những đồ tạo tác của người ngoài hành tinh được khám phá, thậm chí ở ngay trên Trái Đất, có thể chúng không được công nhận như vậy. Các sản phẩm của người ngoài hành tinh và kỹ thuật tiên tiến của người ngoài hành tinh có thể không thể được cảm giác hay ghi nhận là những sản phẩm tạo tác ngoài hành tinh. Các thiết bị thám hiểm dưới hình thức các hình thức sự sống sinh học được tạo ra thông qua sinh học nhân tạo có thể bị tan rã sau một thời điểm, không để lại bằng chứng; một hệ thống thu thập thông tin của người ngoài hành tinh dựa trên kỹ thuật nano phân tử có thể đang ở quanh chúng ta ở thời điểm này, và hoàn toàn không bị khám phá. Định luật thứ ba của Clarke cho rằng một nền văn minh ngoài Trái Đất có kỹ thuật phát triển cao hơn có thể có các phương tiện khám phá mà con người chưa thể nhận thức được.

Những đồ tạo tác tiên tiến theo tầm mức sao

Năm 1959, tiến sĩ Freeman Dyson quan sát thấy rằng mọi nền văn minh đang phát triển của nhân loại liên tục tạo ra việc tiêu thụ nhiên liệu, và trên lý thuyết, một nền văn minh với độ tuổi đủ lớn sẽ cần mọi năng lượng do mặt trời của nó tạo ra. Quả cầu Dyson là thực nghiệm tư duy mà ông như một giải pháp: một cấu trúc hình vỏ hay đám mây của các vật thể bao quanh một ngôi sao để khai thác càng nhiều năng lượng bức xạ càng tốt. Một kỳ công kỹ thuật vũ trụ như vậy có thể thay đổi hoàn toàn quang phổ được quan sát của mặt trời, ít nhất thay đổi nó một phần so với các đường bức xạ thông thường của một khí quyển sao tự nhiên, thành các đường bức xạ của một vật thể tối, có thể với đỉnh nằm trong vùng hồng ngoại. Chính Dyson suy đoán rằng những nền văn minh tiên tiến ngoài Trái Đất có thể được phát hiện bằng cách xem xét quang phổ các ngôi sao, tìm kiếm một sự thay đổi quang phổ như vậy.^[23]

Từ thời điểm đó, nhiều siêu cấu trúc lý thuyết tầm mức sao đã được đề xuất, nhưng ý tưởng chính vẫn là một nền văn minh phát triển cao — Kiểu II hay lớn hơn trên thang Kardashev — có thể thay đổi môi trường của nó đủ mạnh để có thể bị phát hiện từ các khoảng cách liên sao.

Tuy nhiên, những công trình như thế có thể khó bị phát hiện hơn suy nghĩ ban đầu. Các quả cầu Dyson có thể có phát xạ quang phổ khác nhau dựa trên môi trường mong muốn bên trong, cuộc sống dựa trên các phản ứng nhiệt độ cao có thể đòi hỏi một môi trường nhiệt độ cao, với kết quả là "bức xạ rác" trong quang phổ nhìn thấy được, chứ không phải hồng ngoại.^[24] Ngoài ra, một biến thể của quả cầu Dyson có đã được đề xuất và có thể khó bị quan sát từ khoảng cách lớn; một Não Matrioshka là một loạt các quả cầu đồng tâm, mỗi quả bức xạ ít năng lượng trên diện tích hơn quả cầu ở bên trong. Quả cầu ở ngoài cùng bên ngoài của một cấu trúc như vậy có thể là đóng với nhiệt độ của màn bức xạ liên sao, và vì thế là một tổng thể không thể nhìn thấy được.

Đã có một số nỗ lực đầu tiên nhằm tìm kiếm bằng chứng sự tồn tại của các quả cầu Dyson hay các đồ tạo tác lớn Kiểu II hay Kiểu III trên thang Kardashev có thể làm thay đổi quang phổ của các ngôi sao ở lõi của nó, nhưng những cuộc quan sát quang học chưa tìm được bất kỳ thứ gì. Fermilab có một chương trình đang được tiến hành nhằm tìm kiếm các quả cầu Dyson,^[25] nhưng những cuộc tìm kiếm đó mới ở giai đoạn ban đầu và chưa hoàn thành.

Một biến thể của chủ đề này là các công trình tầm mức thiên hà. Bằng chứng này thậm chí còn bất lợi hơn cho lý thuyết "sự sống là phổ biến". Sự quan sát trực tiếp hàng nghìn thiên hà không cho thấy bằng chứng về một đồ tạo tác hay sửa đổi hữu ý. Điều này khiến xuất hiện giả định rằng tỷ lệ tiến hoá của các giống loài có thể tạo ra các siêu cấu trúc cỡ thiên hà chưa tới một trên 10,000 thiên hà trên 13 tỷ năm hay 10^-18 mỗi năm.

Một số nhà lý thuyết chấp nhận rằng sự vắng mặt rõ ràng của bằng chứng cho thấy sự vắng mặt của sự sống ngoài Trái Đất và nỗ lực tìm cách giải thích tại sao. Những cơ cấu đề xuất có khả năng khác trong đó sự im lặng có thể được giải thích mà không bỏ đi khả năng về sự sống như vậy, gồm những giả định về cách xử sự và kỹ thuật của sự sống ngoài Trái Đất. Mỗi cách giải thích lý thuyết đó đều là một lý do cho việc giảm giá trị của một hay nhiều số hạng trong phương trình Drake. Nói chung, những cách giải thích không loại trừ lẫn nhau. Ví dụ, nó có thể là cả sự sống là hiếm và những nền văn minh có kỹ thuật tiên tiến thường có xu hướng tự huỷ diệt, hay nhiều sự tổng hợp của những cách giải thích dưới đây.

Không có sự tồn tại hiện tại của nền văn minh khác

Một cách giải thích là nền văn minh nhân loại là độc nhất trong thiên hà. Nhiều lý thuyết theo hướng này đã được đề xuất, giải thích tại sao sự sống thông minh có thể làm hoặc rất hiếm hay tồn tại rất ngắn. Những giả định của những giả thiết này được gọi là Sàng lọc lớn.^[26]

Không có nền văn minh khác từng xuất hiện

Những người không tin rằng sự sống thông minh ngoài Trái Đất thực sự có tồn tại đưa ra lý luận rằng các điều kiện cần thiết cho sự sống—hay ít nhất sự sống phức tạp—tiến hoá là hiếm hay thậm chí chỉ riêng có trên Trái Đất. Điều này được gọi là lý thuyết Trái Đất hiếm, nó tìm cách giải quyết nghịch lý Fermi bằng cách chối bỏ nguyên tắc thông thường, và xác nhận rằng Trái Đất không phải là điển hình, mà là bất thường hay thậm chí duy nhất. Tuy một Trái Đất duy nhất về lịch sử từng được giả thiết về triết học và tôn giáo, Lý thuyết Trái Đất Hiếm sử dụng những lý lẽ thống kê và có thể định lượng để cho rằng sự sống đa bào cực kỳ hiếm trong vũ trụ bởi các hành tinh kiểu Trái Đất chính chúng cũng rất hiếm và/hay nhiều sự trùng hợp ngẫu nhiên không chắc chắn đã hội tụ để khiến sự sống phức tạp trên Trái Đất có thể diễn ra.^[27] Tuy một số người đã chỉ ra rằng sự sống phức tạp có thể tiến hoá qua những cơ cấu khác với những cơ cấu đã được tìm thấy tại đây trên Trái Đất, thực tế rằng trong lịch sử rất dài của sự sống trên Trái Đất chỉ các giiống loài đã phát triển một nền văn minh tức mới có khả năng bay vào vũ trụ và có kỹ thuật radio dường như mới có niềm tin vào ý tưởng nền văn minh có kỹ thuật tiên tiến là hiếm trong vũ trụ.

Ví dụ, sự xuất hiện của trí tuệ thông minh có thể là một sự bất thường của tiến hoá. Geoffrey Miller đề xuất rằng con người thông minh là kết quả của một sự lựa chọn sinh sản rất dễ dàng, theo các hướng không thể đoán trước. Steven Pinker, trong cuốn sách How the Mind Works của mình khuyến cáo rằng ý tưởng rằng sự tiến hoá của sự sống (một khi đã đạt tới một mức độ phức tạp tối thiểu) phát triển nhảy vọt để tạo ra các sinh vật thông minh, dựa trên ý kiến sai lầm về "thang tiến hoá": Bởi sự tiến hoá không cố gắng đạt tới một mục đích mà đơn giản chỉ xảy ra, nó sử dụng sự thích nghi hữu ích nhất với một sự thích hợp sinh thái, và thực tế rằng, trên Trái Đất, điều này dẫn tới một khả năng tri giác có ngôn ngữ chỉ một lần khiến nhiều người cho rằng sự thích nghi này chỉ là một lựa chọn hiếm và vì thế không có cách nào để biết một điểm chất dứt chắc chắn của sự tiến hoá của một cây sự sống.

Một lý thuyết khác ngoài những ý tưởng này là thậm chí nếu các điều kiện cần thiết cho sự sống có thể là phổ biến trong vũ trụ, tới mức sự thành tạo của chính sự sống, một mạng phức tạp của những phân tử là có thể sinh sản đồng thời, có nguồn gốc từ các thành phần cơ bản từ môi trường, và có được năng lượng dưới một hình thức mà sự sống có thể sử dụng để duy trì phản ứng (hay sự phát sinh tự nhiên ban đầu trên một hành tinh có khả năng duy trì sự sống), có thể là rất hiếm.

Ngoài ra, trong sự biến đổi phi hướng từ sự sống ban đầu tới con người, các diễn biến khả năng thấp khác có thể là sự chuyển tiếp từ các tế bào chưa có nhân điển hình tới các tế bào có nhân và sự chuyển tiếp từ sự sống đơn bào sang sự sống đa bào.

Cũng có thể rằng sự sống thông minh là phổ biến, nhưng nền văn minh công nhiệp lại không phổ biến. Ví dụ, sự xuất hiện của công nghiệp trên Trái Đất được điều khiển bởi sự hiện diện của các nguồn năng lượng quy ước như các nhiên liệu hoá thạch. Nếu những nguồn năng lượng như vậy là hiếm hay không tồn tại ở nơi khác, thì có thể rất khó khăn để giống loài thông minh tiến bộ về mặt kỹ thuật tới một điểm để ta có thể liên lạc với họ. Cũng có thể có những yếu tố duy nhất khác mà nền văn minh của chúng ta phụ thuộc vào nó.

Tới mức như Lý thuyết Trái Đất Hiếm trao đặc quyền cho sự sống trên Trái Đất và quá trình hình thành của nó, nó là một biến thể của nguyên tắc loài người. Biến thể của nguyên tắc loài người cho rằng vũ trụ dường như đơn nhất thích hợp cho sự phát triển của loài người thông minh. Quan điểm triết học này đối lập không chỉ với sự thông thường, và nói chung hơn với cả nguyên tắc Copernicus, vốn cho rằng không có địa điểm ưu tiên trong vũ trụ. Nó cũng bị chống đối bởi bằng chứng ngày càng tăng rằng con người không phải là giống loài thông minh/có ngôn ngữ/sử dụng công cụ/chế tạo duy nhất (hay theo bất kỳ cách định nghĩa ý tưởng nào của bạn) trên hành tinh của chúng ta.^[28]

Những người phản đối bác bỏ cả Trái Đất hiếm và nguyên tắc loài người coi chúng là sự lặp thừa — nếu một điều kiện phải tồn tại trong vũ trụ để loài người xuất hiện, thì vũ trụ đã phải đáp ứng điều kiện đó, bởi sự sống của con người có tồn tại — và như một lý lẽ có thực. Theo phân tích này, lý thuyết Trái Đất hiếm lầm lẫn một miêu tả về cách làm thế nào sự sống xuất hiện trên Trái Đất với một kết luận không thể thay đổi về cách làm thế nào sự sống phải xuất hiện.^[29] Tuy khả năng của các điều kiện đặc biệt trên Trái Đất được lặp lại ở nhiều nơi là thấp, chúng ta không biết sự sống phức tạp có thể cần cái gì để tiến hoá.

Bản chất của sự sống thông minh là tự huỷ diệt

Các nền văn minh kỹ thuật có thể thường hay không thể tránh được việc tự huỷ diệt trước khi hay chỉ một thời gian ngắn sau khi phát triển kỹ thuật radio hay bay vào vũ trụ. Các phương tiện có thể của sự huỷ diệt gồm chiến tranh hạt nhân, chiến tranh sinh học hay sự nhiễm bệnh ngẫu nhiên, thảm hoạ kỹ thuật nano, các cuộc thực nghiệm vật lý khờ dại^[30], một chương trình siêu thông minh được lập kế hoạch kém cỏi, hay một thảm hoạ man tuýt sau sự hư hỏng của sinh quyển của một hành tinh. Đề tài chung này được thám hiểm cả trong viễn tưởng và trong khoa học lý thuyết.^[31] Quả thực, có những lý lẽ có thể cho rằng sự chấm dứt của loài người có thể xảy ra sớm chứ không muộn. Năm 1966 Sagan và Shklovskii cho rằng các nền văn minh kỹ thuật sẽ hoặc có xu hướng tự huỷ diệt trong một thế kỷ của khả năng phát triển liên lạc liên sao hay điều khiển các khuynh hướng tự huỷ diệt của mình và tồn tại trong thời gian hàng tỷ năm.^[32] Sự tự huỷ diệt cũng có thể được quan sát dưới các quan điểm nhiệt động lực học: khi sự sống là một hệ thống có trật tự có thể duy trì nó chống lại khuynh hướng mất trật tự, sự "chuyển tiếp bên ngoài" hay giai đoạn liên lạc liên sao có thể là điểm tại đó hệ thống trở nên mất ổn định và tự huỷ diệt.^[33]

Từ một viễn cảnh Darwin, sự tự huỷ diệt sẽ là một khả năng nghịch lý của thành công tiến hoá. Tâm lý tiến hoá đã được phát triển trong sự cạnh tranh giành các nguồn tài nguyên hiếm trong quá trình tiến hoá của loài người đã khiến các giống loài trở nên có hành động hiếu chiến, phi bản năng. Loài người bị điều khiển bởi nó tiêu thụ các nguồn tài nguyên, tăng tuổi thọ và sinh sản — một phần, các động cơ lớn nhất dẫn tới sự phát triển xã hội kỹ thuật. Dường như sự sống thông minh ngoài Trái Đất sẽ phát triển tương tự và vì thế đối mặt với cùng khả năng tự huỷ diệt. Và quả thực như vậy, các giống loài tự huỷ diệt cung cấp một câu trả lời tốt cho Câu hỏi của Fermi, và nó có thể là phổ biến trong vũ trụ. Có nghĩa là, khả năng này có khả năng xảy ra tới gần 1.0. Đã có đề xuất rằng một giống loài ngoài hành tinh phát triển thành công sẽ là một kẻ siêu huỷ diệt, như là Người thông minh.^[34]

Lý lẽ này không yêu cầu nền văn minh phải hoàn toàn tự huỷ diệt, chỉ một lần nữa trở thành chưa phát triển về kỹ thuật. Theo những cách khác nó có thể tiếp tục và thậm chí thịnh vượng theo các tiêu chuẩn tiến hoá, mà mặc nhiên công nhận việc tạo ra kết quả là mục tiêu duy nhất của sự sống - phi "tiến bộ," kỹ thuật và thậm chí cả sự thông minh.

Bản chất của sự sống thông minh là huỷ diệt sự sống khác

Một khả năng khác là các giống loài thông minh vượt quá một điểm nhất định của khả năng kỹ thuật sẽ tiêu diệt sự sống thông minh khác khi nó xuất hiện. Ý tưởng rằng một ai đó, hay một thứ gì đó, đang phá hủy sự sống thông minh trong vũ trụ đã được xem xét kỹ trong khoa học viễn tưởng^[35] và văn chương khoa học.^[3] Một giống loài có thể thực hiện việc hủy diệt như vậy mà không cần các động cơ mở rộng, đa nghi, hay sự xâm lược đơn giản. Năm 1981, nhà vũ trụ học Edward Harrison cho rằng cách cư xử như vậy có thể là một hành động của sự thận trọng: một giống loài thông minh đã vượt qua các khuynh hướng tự huỷ diệt của mình có thể cho rằng bất kỳ giống loài nào khác nhất quyết mở rộng trong thiên hà đều giống như một loại virus.^[36]

Lý thuyết này đòi hỏi ít nhất một nền văn minh phải đã xuất hiện trong quá khứ, và nền văn minh đầu tiên sẽ không phải đối mặt với vấn đề này.^[37] Tuy nhiên, vẫn có thể là Trái Đất hiện đang đơn độc. Như sự khám phá, sự huỷ diệt các nền văn minh khác có thể được tiến hành với tàu vũ trụ tự tái tạo. Theo một kịch bản như vậy,^[35] thậm chí một nền văn minh đã tạo ra các máy móc như thế đã biến mất, các tàu vũ trụ vẫn có thể tồn tại sau khi kẻ tạo ra nó đã biến mất, phá huỷ các nền văn minh sau này trong tương lai. Nếu bất kỳ điều gì như vậy xảy ra thì biện pháp săn lùng của họ dường như không sử dụng mồi.

Nếu đúng, lý lẽ này giảm bớt số lượng nền văn minh có thể quan sát theo hai cách – bằng việc phá huỷ một số nền văn minh, và buộc những nền văn minh khác im lặng, với sự lo sợ bị phát hiện. (xem Họ lựa chọn không tương tác với chúng ta) vì thế chung ta không thấy các dấu hiệu của họ.

Con người được tạo ra một mình

Suy đoán tôn giáo và triết học về sự sống ngoài Trái Đất khiến việc tìm hiểu vấn đề của khoa học hiện đại với chủ đề này đã xuất hiện từ lâu. Một số nhà tư tưởng tôn giáo, gồm cả nhà bình luận duy lý người Do Thái Rabbi Hasdai Crescas (khoảng 1340–1410/1411)^[38] và nhà triết học Thiên chúa giáo Nicholas de Cusa (1401–1464), xác định khả năng của sự sống thông minh ngoài Trái Đất như vậy. Mặt khác, ít nhất một số chiều hướng bên trong nhiều truyền thống tôn giáo phương Tây ủng hộ sự duy nhất của loài người trong kế hoạch kế hoạch thần thành và sẽ chỉ bảo chống lại niềm tin ở sự sống thông minh trên các thế giới khác.^[39]

Các lý do tôn giáo cho việc nghi ngờ sự tồn tại của sự sống thông minh ngoài Trái Đất giống với một số hình thức của Lý thuyết Trái Đất hiếm. Cuộc tranh cãi ở đây có thể là một hình thức mục đích luận của nguyên tắc loài người mạnh: vũ trụ được thiết kế cho mục đích tạo ra loài người (và chỉ loài người) thông minh.^[40]

Họ có tồn tại, nhưng chúng ta không thấy bằng chứng

Có thể các nền văn minh kỹ thuật ngoài Trái Đất có tồn tại, nhưng con người không thể liên lạc với họ bởi nhiều trở ngại: các vấn đề về tầm mức hay kỹ thuật; bởi trạng thái của họ xa lạ cho việc liên lạc có ý nghĩa; hay bởi xã hội con người từ chối chấp nhận bằng chứng về sự hiện diện của họ.

Không thể liên lạc vì các vấn đề tầm mức

Các nền văn minh thông minh ở quá xa trong không gian hay thời gian

Có thể rằng những nền văn minh có kỹ thuật chưa đủ tầm thực dân hoá vũ trụ có tồn tại, nhưng đơn giản bởi họ ở quá xa cho những cuộc liên lạc có nghĩa hai chiều.^[41] Nếu hai nền văn minh bị chia tách bởi nhiều nghìn năm ánh sáng, rất có thể một hay cả hai nền văn minh bị tuyệt chủng trước khi việc đối thoại có nghĩa được thiết lập. Việc tìm kiếm của con người có thể phát hiện sự tồn tại của họ, nhưng việc liên lạc vẫn là không thể bởi khoảng cách. Vấn đề này có thể được cải thiện một chút nếu việc tiếp xúc/liên lạc được thực hiện thông qua một tàu vũ trụ Bracewell. Trong trường hợp này ít nhất một bên tham gia trong cuộc trao đổi có thể thu được thông tin có ý nghĩa. Hoặc, một nền văn minh có thể đơn giản thông báo kiến thức của mình, và để cho bên tiếp nhận xử lý thông tin đó theo ý của mình. Điều này tương tự việc truyền thông tin từ các nền văn minh cổ tới hiện tại.^[42]

Vấn đề khoảng cách càng trở nên phức tạp bởi thực tế các quy mô thời gian thích hợp cho một "cửa sổ cơ hội" cho việc tìm kiếm hay tiếp xúc có thể khá nhỏ. Các nền văn minh tiên tiến có thể định kỳ xuất hiện và sụp đổ trong khắp thiên hà của chúng ta, nhưng đây có thể là một sự kiện hiếm; nói theo cách tương đối, những cơ hội để hai hay nhiều nền văn minh như vậy cùng tồn tại là thấp. Có thể từng có những nền văn minh thông minh trong thiên hà trước khi sự sống thông minh trên Trái Đất xuất hiện, và có thể có những nền văn minh thông minh sau khi sự sống trên Trái Đất đã mất, nhưng có lẽ con người là nền văn minh thông minh duy nhất tồn tại hiện nay. Thuật ngữ "hiện nay" là một thứ khá phức tạp theo sự vô hạn của tốc độ ánh sáng và bản chất của không thời gian theo sự tương đối. Giả sử rằng một sự sống thông minh ngoài Trái Đất không thể đi tới chúng ta với những tốc độ nhanh hơn ánh sáng, để có thể phát hiện một sự sống thông minh ở khoảng cách 1,000 năm ánh sáng, nền văn minh đó sẽ cần phải thực hiện điều này từ 1,000 năm trước. Nói chính xác hơn, chỉ các phần của vũ trụ nằm trong nón ánh sáng quá khứ của Trái Đất là cần được xem xét, bởi bất kỳ nền văn minh nào khác ở bên ngoài nó sẽ không thể bị phát hiện.

Có một khả năng rằng bằng chứng khảo cổ về những nền văn minh quá khứ có thể được phát hiện nhờ những cuộc quan sát sâu bên trong vũ trụ — đặc biệt nếu nó để lại những vật tạo tác lớn như các quả cầu Dyson — nhưng điều này có vẻ không bằng việc tìm kiếm thông tin đang phát ra từ một nền văn minh đang phát triển.^{[cần dẫn nguồn]}

Một cuộc tranh cãi liên quan cho rằng các nền văn minh khác có tồn tại, và đang truyền phát và khám phá, nhưng các tín hiệu và tàu vụ trụ của họ đơn giản là vẫn chưa tới.^[43] Tuy nhiên, những chỉ trích đã lưu ý rằng điều này khó xảy ra, bởi nó đòi hỏi chúng ta hiện tại ở một điểm rất đặc biệt trong thời gian, khi thiên hà đang chuyển tiếp từ trống rỗng sang đầy. Tỷ lệ đặc biệt này chỉ là một phần nhỏ của cuộc đời một thiên hà, vì thế các tỷ lệ chúng ta tồn tại ở một thời điểm như vậy là thấp.^[44]

Quá đắt để mở rộng về mặt vật chất ra toàn bộ thiên hà

Nhiều giả thiết về khả năng của một nền văn minh ngoài Trái Đất thực dân hoá các ngôi sao khác dựa trên ý tưởng rằng việc du lịch liên sao về kỹ thuật là khả thi. Tuy hiểu biết hiện tại của vật lý loại trừ khả năng du lịch nhanh hơn ánh sáng, có vẻ rằng không có những chướng ngại lý thuyết lớn nào cho việc xây dựng các tàu vũ trụ liên sao "chậm". Ý tưởng này nhấn mạnh ý tưởng tàu vũ trụ Von Neumann và tàu vũ trụ Bracewell như bằng chứng về sự sống thông minh ngoài Trái Đất.

Tuy nhiên, có thể rằng hiểu biết khoa học hiện nay không thể xác định chính xác khả năng và chi phí cho việc thực dân hoá liên sao như vậy. Các rào cản lý thuyết có thể chưa được hiểu và chi phí nguyên liệu và năng lượng cho những công việc như thế có thể cao tới mức khiến dường như không một nền văn minh nào có khả năng thực hiện nó. Thập chí nếu việc du lịch liên sao và thực dân hoá là có thể, chúng có thể là khó, dẫn tới một mô hình thực dân hoá dựa trên lý thuyết thấm qua.^[45] Các nỗ lực thực dân hoá có thể không xảy ra như một sự hấp tấp không thể ngăn cản, mà thực sự là một khuynh hướng không đều để "thấm qua" ra bên ngoài, bên trong một nỗ lực chậm và sẽ chấm dứt với những chi phí to lớn cho nó và thực tế rằng các thuộc địa cuối cùng đương nhiên sẽ phát triển một nền văn hoá và văn minh của riêng mình. Việc thực dân hoá vì thế có thể diễn ra trong "các cụm," với những diện tích lớn vẫn chưa bị thực dân hoá ở bất kỳ một thời điểm nào.

Một cuộc tranh cãi tương tự cho rằng việc du lịch liên sao về vật lý có thể diễn ra, nhưng nó đắt hơn rất nhiều so với việc liên lạc liên sao. Hơn nữa, với một nền văn minh tiên tiến, việc du lịch có thể được thay thế bằng việc liên lạc, thông qua mind uploading và các kỹ thuật tương tự.^[46] Vì thế nền văn minh đầu tiên có thể đã khám phá hay thực dân hoá về mặt vật lý thiên hà, nhưng những nền văn minh sau đó thấy rằng việc thu thập thông tin thông qua tiếp xúc với những nền văn minh đang tồn tại sẽ rẻ hơn, nhanh hơn và dễ hơn so với việc du lịch hay thám hiểm về vật lý. Theo cách này, bởi có ít hay không có việc du lịch vật chất, và những cuộc liên lạc trực tiếp là khó khăn, ngoại trừ với một đối tác có chủ định, có thể có nhiều văn minh đang tiến hành giao tiếp nhưng với rất ít tín hiệu nhìn thấy được trong các khoảng cách liên sao.

Con người chưa tìm kiếm đủ lâu

Khả năng của con người tìm kiếm và nhận thức sự sống thông minh ngoài Trái Đất đã tồn tại trong một giai đoạn rất ngắn — từ năm 1937 trở về sau, nếu sự phát minh kính viễn vọng radio được lấy làm đường phân chia — và Loài người thông minh là một giống loài gần đây về địa chất. Tổng giai đoạn tồn tại của loài người hiện đại tới nay (khoảng 200,000 năm) là một giai đoạn rất ngắn trên quy mô vũ trụ, trong khi việc truyền phát radio chỉ bắt đầu phổ biến từ năm 1895. Vì thế có lẽ con người hoặc chưa tìm kiếm đủ lâu để thấy các sự sống thông minh khác, hoặc chưa tồn tại đủ lâu để được tìm thấy.

Một triệu năm trước sẽ không có bất kỳ một người nào để các sứ giả ngoài Trái Đất gặp gỡ. Với mỗi bước lùi trong thời gian, ngày càng có ít dấu hiệu cho vị sứ giả đó thấy rằng sự sống thông minh có thể phát triển trên Trái Đất. Trong một vũ trụ lớn và đã cổ, các giiống loài ngoài Trái Đất có thể có nhiều thế giới hứa hẹn khác để tới thăm và quay trở lại. Thậm chí nếu các sứ giả ngoài Trái Đất tới thăm trong những khoảng thời gian gần đây hơn, họ có thể đã bị các nền văn minh buổi đầu của con người hiểu sai coi như các thực thể siêu nhiên. (Như Erich von Däniken đề xuất)

Giả thuyết này là có thể hơn nếu các nền văn minh ngoài Trái Đất thường có xu hướng đình trệ hay mất đi, hơn là mở rộng ra. Ngoài ra, "khả năng một địa điểm không bao giờ được viếng thăm, thậm chí [với một] giới hạn thời gian vô cùng, là một giá trị lớn hơn 0."^[47] Vì thế kể cả nếu sự sống thông minh mở rộng ở một nơi nào khác, về mặt thống kê vẫn có thể sự sống thông minh đó không bao giờ khám phá Trái Đất.

Không thể liên lạc vì các lý do kỹ thuật

Con người không lắng nghe đúng cách

Có một số giả thuyết nhấn mạnh các chương trình tìm kiếm SETI có thể khiến những người tìm kiếm bỏ qua các tín hiệu đang hiện diện. Ví dụ, việc tìm kiếm radio cho tới nay có thể hoàn toàn bỏ qua các dòng dữ liệu độ nén cao (nó hầu như không thể phân biệt với "tiếng ồn trắng" với bất kỳ ai không hiểu việc nén thuật toán). Những người ngoài Trái Đất cũng có thể sử dụng các tần số mà các nhà khoa học cho là dường như không thích hợp để tải tín hiệu, hay không thâm nhập vào khí quyển của chúng ta, hay sử dụng các chiến lược điều biến hiện không được tìm kiếm. Các tín hiệu có thể ở một tỷ lệ dữ liệu quá nhanh để các máy móc điện tử của chúng ta có thể xử lý, hay quá chậm để có thể được ghi nhận như những nỗ lực giao tiếp. Các kỹ thuật truyền phát "đơn giản" có thể được sử dụng, nhưng được gửi từ các ngôi sao không thuộc dãy chính đang ít được tìm kiếm, các chương trình hiện tại cho rằng hầu hết sự sống thông minh ngoài Trái Đất sẽ ở trên quỹ đạo của ngôi sao kiểu Mặt trời.^[48]

Vấn đề lớn nhất là kích thước tuyệt đối mà cuộc tìm kiếm radio cần để tìm kiếm tín hiệu, số lượng hạn chế các nguồn tài nguyên cung cấp cho SETI, và sự nhạy cảm của các thiết bị hiện đại. Ví dụ, SETI ước tính rằng với một kính viễn vọng radio có độ nhạy như Đài quan sát Arecibo, các sóng truyền phát vô tuyến và radio của Trái Đất chỉ có thể được phát hiện ở các khoảng cách lên tới 0.3 năm ánh sáng.^[49] Rõ ràng việc phát hiện một nền văn minh kiểu Trái Đất ở những khoảng cách lớn là khó khăn. Một tín hiệu sẽ dễ dàng bị phát hiện hơn nếu năng lượng tín hiệu tập trung hoặc trong một dải tần số hẹp (truyền phát băng hẹp), và/hay được hướng về một vùng riêng biệt của bầu trời. Những tín hiệu như vậy có thể được phát hiện ở những khoảng cách hàng trăm tới hàng nghìn năm ánh sáng.^[50] Tuy nhiên, điều này có nghĩa rằng những máy thám sát phải nghe ở một dài tần số thích hợp, và ở trong vùng vũ trụ nơi dòng tín hiệu đang được gửi đi. Nhiều cuộc nghiên cứu của SETI, bắt đầu với Dự án Cyclops, đi xa tới mức cho rằng các nền văn minh ngoài Trái Đất sẽ phát một tín hiệu có chủ ý (như thông báo Arecibo), để được phát hiện.

Vì thế để thám sát các nền văn minh ngoài Trái Đất thông qua phát xạ radio của họ, những nhà quan sát trên Trái Đất cần nhiều thiết bị nhạy cảm hơn hay phải hy vọng có những cơ hội ngẫu nhiên: rằng việc truyền phát radio băng thông rộng của kỹ thuật radio ngoài Trái Đất mạnh hơn của chúng ta; rằng một trong các chương trình SETI đang theo dõi đúng tần số từ đúng vùng của vũ trụ; hay rằng người ngoài hành tinh đang gửi những truyền phát tập trung như thông báo Arecibo về hướng chúng ta.

Các nền văn minh chỉ phát các tín hiệu radio có thể thám sát trong một khoảng thời gian ngắn

Có thể rằng các nền văn minh ngoài Trái Đất có thể được thám sát thông qua những phát xạ radio của họ trong một khoảng thời gian ngắn, làm giảm cơ hội tìm thấy họ. Có hai khả năng theo hướng này: các nền văn minh có kỹ thuật tiên tiến vượt qua kỹ thuật radio hay, ngược lại, nguồn suy tàn khiến thời gian một giống loài phát sóng ngắn đi.

Ý tưởng đầu tiên, rằng các nền văn minh tiên tiến vượt qua kỹ thuật radio, một phần dựa trên "sự phản đối cáp quang": việc sử dụng radio năng lượng cao với các ăng ten thu nhận thấp tới trung bình (ví dụ, vô hướng) cho việc truyền phát khoảng cách lớn là lãng phí quang phổ, quả thực sự "lãng phí" này chính xác là cái tạo ra nhữn hệ thống dễ thấy ở các khoảng cách liên sao. Con người đang tiến tới việc truyền phát các kênh có hướng hay có dẫn đường như cáp điện, cáp quang, vi sóng chùm hẹp và laser, và radio quy ước với các ăng ten vô hướng ngày càng chỉ được dành cho những ứng dụng năng lượng thấp, tầm ngắn như điện thoại di động và các mạng Wi-Fi. Những tín hiệu này rất khó bị thám sát từ vũ trụ. Vô tuyến tương tự, được phát triển giữa thế kỷ mười chín, có chừa vật mang mạnh để hỗ trợ việc tiếp nhận và phân tích. Vật mang là các dải quang phổ rất dễ bị thám sát và không truyền bất kỳ một thông tin nào ngoài bản chất rất nhân tạo của chúng. Hầu như mọi dự án SETI đều đang tìm kiếm vật mang vì lý do này, và những vật mang UHF TV hiện là các tín hiệu dễ thấy và nhân tạo nhất từ Trái Đất có thể bị thám sát từ các khoảng cách liên sao. Nhưng những phát triển trong kỹ thuật đang thay thế TV tương tự bằng vô tuyến số sử dụng quang phổ chính xác và có hiệu suất cao hơn bằng cách hạn chế hay giảm bớt các thành phần như vật mang khiến chúng dễ bị phát hiện. Sử dụng kinh nghiệm riêng của chúng ta như một ví dụ, chúng ta có thể đặt ra ngày Trái Đất có thể bị thám sát radio là ngày 12 tháng 12 năm 1901, khi Guglielmo Marconi gửi các tín hiệu radio từ Cornwall, Anh Quốc tới Newfoundland, Canada.^[51]. Khả năng quan sát hiện đã chấm dứt, hay ít nhất trở nên khó khăn hơn, bởi TV tương tự đang bị loại bỏ. Và vì thế, nếu kinh nghiệm của chúng ta là điển hình, một nền văn minh sẽ ở trong tình trạng quan sát radio được trong xấp xỉ 100 năm. Vì thế một nền văn minh có thể được quan sát từ 1325 tới 1483, nhưng ở thời gian đó chúng ta lại không lắng nghe. Đây là giải pháp bản chất, "Mọi người lắng nghe, không ai gửi đi."

Mang nhiều tính giả thiết hơn, các nền văn minh tiên tiến ngoài Trái Đất phát triển vượt quá việc truyền phát trong quang phổ điện từ và liên lạc bằng các nguyên tắc vật lý chúng ta vẫn chưa hiểu. Một số nhà khoa học đã đặt ra giả thiết rằng các nền văn minh tiên tiến có thể gửi các tín hiệu neutrino.^[52] Nếu những tín hiệu như vậy tồn tại chúng có thể bị thám sát bởi máy thám sát neutrino hiện đang được xây dựng.^[53] Nếu các hố giun ổn định có thể được tạo ra và sử dụng cho liên lạc thì khi ấy việc truyền phát liên sao có thể rất phong phú. Vì thế có thể rằng các nền văn minh khác chỉ có thể bị phát hiện trong một giai đoạn thời gian khá ngắn giữa sự phát hiện radio và bước tiến tới những kỹ thuật tiên tiến hơn.

Một cuộc tranh cãi khác cho rằng việc suy kiệt tài nguyên sẽ nhanh chóng dẫn đến sự suy tàn trong khả năng kỹ thuật. Nền văn minh loài người mới có khả năng liên lạc radio liên sao chỉ trong vài thế kỷ và hiện đang nhanh chóng cạn kiệt các nguồn nguyên liệu hoá thạch và phải đương đầu với các vấn đề có thể xảy ra như đỉnh dầu mỏ. Có thể chỉ còn vài thập kỷ nữa trước khi năng lượng trở nên quá đắt, và các thiết bị điện cũng như máy tính cần thiết trở nên quá khó để chế tạo, với những xã hội tiếp tục tìm kiếm. Nếu những điều kiện tương đương về nguồn cung cấp năng lượng là đúng với cả những nền văn minh khác, thì kỹ thuật radio có thể là một hiện tượng diễn ra trong thời gian ngắn. Trừ khi hai nền văn minh ở gần nhau và phát triển khả năng giao tiếp cùng lúc rõ ràng bất kỳ một nền văn minh nào đều không thể "nói chuyện" với nền văn minh kia.

Những lời chỉ trích quan điệm suy kiệt tài nguyên chỉ ra rằng nền văn minh tiêu thụ năng lượng không phụ thuộc duy nhất vào nhiên liệu hoá thạch. Các nguồn tài nguyên thay thế thực sự có tồn tại, như năng lượng mặt trời có thể tái tạo và có nhiều tiềm năng to lớn so với các rào cản kỹ thuật.^[54] Với lý do cạn kiệt các nguồn nguyên liệu hoá thạch để chấm dứt "giai đoạn kỹ thuật" của một nền văn minh, một số hình thức thoái lui kỹ thuật có thể luôn xảy ra, ngăn cản việc khai phá các nguồn năng lượng tái tạo.

Họ dường như đang trải qua một điểm kỳ dị kỹ thuật

Một khả năng khác là các nền văn minh kỹ thuật không tránh khỏi rơi vào một điểm kỳ dị kỹ thuật và đạt tới một giai đoạn Hậu nhân loại (hay hậu người ngoài hành tinh. Các nền văn minh lý thuyết dạng này có thể đã thay đổi quá nhiều khiến việc thực hiện liên lạc là không thể. Ví dụ, những dạng thông minh của một nền văn minh hậu kỳ dị có thể cần nhiều sự trao đổi thông tin hơn khả năng có thể thông qua liên lạc liên sao. Hay có lẽ bất kỳ loài thông tin nào nhân loại có thể cung cấp dường như mới chỉ ở dạng sơ khai, và vì thế họ không tìm cách liên lạc, không khác kiểu loài người không nỗ lực nói chuyện với loài kiến.

Những hình thức thậm chí còn cực đoan hơn của hậu kì dị đã được đề xuất, đặc biệt trong khoa học viễn tưởng: các loài tự tước đoạt hình thức vật chất của mình, tạo ra các môi trường nhân tạo ảo rất lớn, đưa mình vào những môi trường đó thông qua việc truyền tri giác, và tồn tại hoàn toàn bên trong các môi trường ảo, bỏ qua vũ trụ vật lý bên ngoài. Đáng ngạc nhiên những cuộc bàn luận đầu tiên, như truyện ngắn Mimsy were the Borogoves (1943) của Lewis Padgett, nói về một cuộc di cư của những sinh vật tiên tiến ra ngoài vũ trụ vật lý đã biết hiện tại vào một vũ trụ khác biệt và dễ chịu hơn.

Một phiên bản của kiểu này, đưa ra những dự đoán cho các tìm kiếm tương lai của SETI về sự vượt hơn "hóa thạch" và gồm một số biến đổi của lý thuyết Vườn thú bên dưới, đã được đề xuất bởi một học giả kỳ lạ John Smart.^[55]

Họ lựa chọn không tương tác với chúng ta

Các nền văn minh đều im lặng

Có khả năng là hầu hết nền văn minh đều chỉ nghĩ tới việc lắng nghe từ vũ trụ, mà không phải phát tín hiệu. "Mọi người im lặng lắng nghe, nhưng không ai phát biểu". Đây gọi là Nghịch lý SETI ^[56]

Trái Đất bị cô lập một cách hữu ý (Giả thuyết Vườn thú)

Có thể, niềm tin rằng các giống loài ngoài Trái Đất sẽ tiếp xúc với loài người chỉ đơn giản là một giả định, và rằng các nền văn minh ngoài Trái Đất có thể không muốn liên lạc, thậm chí khi họ có khả năng kỹ thuật. Một lý do riêng biệt rằng các nền văn minh ngoài Trái Đất có thể lựa chọn không liên lạc với chúng ta là cái được gọi là Giả thuyết vườn thú: ý tưởng rằng các nền văn minh ngoài Trái Đất tránh tiếp xúc với Trái Đất để không can thiệp vào sự phát triển riêng của chúng ta, hay để bảo tồn một "vườn thú hay vùng hoang dã" tách biệt.^[57] Một lý do có thể khác đã được thảo luận ở trên theo sự kỳ dị kỹ thuật – họ có thể quá chú ý tới việc theo đuổi những đồ tạo tác của riêng mình.

Nhiều lý do khác rằng giống loài ngoài Trái Đất có thể tránh tiếp xúc đã được đề xuất. Người ngoài Trái Đất có thể chỉ lựa chọn cho phép tiếp xúc một khi loài người đã vượt quá một số tiêu chuẩn sắc tộc, chính trị hay kỹ thuật, ví dụ chấm dứt sự nghèo đói/chiến tranh hay có thể thực hiện việc du lịch liên sao. Họ có thể không muốn can thiệp vào quá trình phát triển tự nhiên độc lập của chúng ta^[58], hay Trái Đất có thể đã được tạo ra như một cuộc thực nghiệm và việc tiếp xúc có thể làm thui chột nó^[59].

Những ý tưởng đó dễ xảy ra nhất nếu có một nền văn minh ngoài Trái Đất duy nhất trong tầm tiếp xúc, hay có một nền văn hoá hay luật pháp đồng nhất bên trong các nền văn minh ngoài Trái Đất cho rằng Trái Đất cần được bảo vệ. Tuy nhiên, nếu có ít nhất hai nền văn minh ngoài Trái Đất, lý thuyết này có thể bị phá vỡ theo sai sót động cơ đồng nhất: nó cho rằng một nền văn hoá hay văn minh duy nhất quyết định hành động trái ngược với mệnh lệnh bên trong tầm phát hiện của chúng ta để nó có thể bị loại trừ, và khả năng về một sự vi phạm như vậy gia tăng với số lượng nền văn minh.^[60] Ý tưởng này, và nhiều ý tưởng khác, trở nên có thể hơn nếu chúng ta ước tính rằng thiên hà của chúng ta chỉ có một số khá nhỏ các nền văn minh, hay rằng toàn bộ các nền văn minh có xu hướng phát triển các giá trị văn hoá tương tự về việc tiếp xúc, hay toàn bộ các nền văn minh theo sự hướng dẫn của một số nền văn minh nổi bật (một sự bá chủ).^{[cần dẫn nguồn]}

Một ý tưởng liên quan là việc lĩnh hội vũ trụ là một thực tế tái tạo. Lý thuyết cung thiên văn^[61] cho rằng một loài có thể tái tạo một vũ trụ cho chúng ta và theo thiết kế vũ trụ đó có vẻ trống rỗng với những sự sống khác. Tranh cãi tái tạo^[62] bởi Bostrom cho rằng dù một sự tái tạo như vậy có thể chứa sự sống khác, sự sống đó không thể tiên tiến hơn chúng ta nhiều bởi một nền văn minh tiến bộ quá xa cũng sẽ rất khó để được tái tạo.

Quá nguy hiểm để liên lạc

Một nền văn minh ngoài Trái Đất có thể cảm thấy nó quá nguy hiểm để liên lạc, hoặc cho chúng ta hoặc cho họ. Sau cùng, khi nhiều nền văn minh khác nhau đã gặp mặt trên Trái Đất, các kết quả thường là thảm hoạ cho phía này hay phía kia, và sự kiện như thế cũng có thể áp dụng cho việc tiếp xúc liên sao^[63]. Thậm chí tiếp xúc ở một khoảng cách an toàn có thể dẫn tới sự nhiễm độc bởi mã máy tính, hay thậm chí bởi chính các ý tưởng (xem meme). Có lẽ các nền văn minh hành động thận trọng không chỉ giấu mình khỏi chúng ta mà khỏi tất cả những nền văn minh khác, bởi họ sợ bản chất của sự sống thông minh là huỷ diệt sự sống khác.

Có lẽ chính nghịch lý Fermi – hay định lý tương tự của người ngoài hành tinh cho nó – là lý do duy nhất để bất kỳ nền văn minh nào tránh tiếp xúc với những nền văn minh khác, thậm chí nếu không có sự tồn tại của các trở ngại. Từ bất kỳ quan điểm nào của một nền văn minh, không có khả năng họ là nền văn minh đầu tiên thực hiện tiếp xúc đầu tiên và vì thế có lẽ họ sẽ đối mặt với cùng khả năng các vấn đề tiền định dường như đã ngăn cản các nền văn minh sớm hơn tiếp xúc với mình. Vì thế có lẽ mọi nền văn minh giữ im lặng bởi khả năng có một lý do thực tế để những nền văn minh khác làm như vậy.

Họ quá khác biệt

Một khả năng khác là các nhà lý thuyết của loài người đã đánh giá thấp sự khác biệt của sự sống của người ngoài hành tinh với sự sống trên Trái Đất. Tâm sinh lý người ngoài Trái Đất có thể đơn giản quá khác biệt để liên lạc với con người – hay thậm chí hiểu được ý tưởng liên lạc – và họ không có khả năng hay không muốn thực hiện nỗ lực đó. Các thành tựu phương pháp toán học, ngôn ngữ, công cụ loài người sử dụng, và các ý tưởng khác và khả năng liên lạc có thể là thiển cận với Trái Đất và không được chia sẻ bởi sự sống khác.^[64]

Ví dụ, trong tiểu thuyết Tiếp xúc của Carl Sagan, các loài ngoài hành tinh có thể suy nghĩ với tốc độ rất nhanh (hoặc rất chậm) so với con người. Như một loài có thể phải mất vài năm để nói một câu đơn giản như "Xin chào!". Các thông điệp gửi đi từ những loài này có thể bị loài người đồng nhất với tiếng ồn ngẫu nhiên, và do đó không bị phát hiện.

Họ phi kỹ thuật

Không rõ rằng liệu một nền văn minh của các sinh vật thông minh có bắt buộc phải là kỹ thuật hay không. Nếu một giống loài ngoài Trái Đất không phát triển kỹ thuật, bởi những khó khăn trong môi trường của họ, bởi họ không lựa chọn làm như vậy, hay bởi bất kỳ lý do nào khác, sẽ rất khó để con người phát hiện ra họ.^[65] Chỉ riêng sự sống thông minh, như trái ngược với sự sống, không cần thiết phải bị nhìn thấy ở những khoảng cách liên sao. Tuy có nhiều kỹ thuật cảm biến từ xa có lẽ có thể khám phá ra các hành tinh có sự sống, không một kỹ thuật nào có khả năng phân biệt sự sống thông minh phi kỹ thuật với sự sống không thông minh. Thậm chí không có bất kỳ biện pháp lý thuyết nào khác có thể làm như vậy từng được đề xuất, vì thiếu một cuộc viếng thăm thực tế bởi một nhà vũ trụ hay một tàu vũ trụ. Điều này thỉnh thoảng được gọi là vấn đề "algae vs. alumnae".^[65]

Họ ở đây và không thể bị quan sát

Có thể các hình thức sự sống thông minh ngoài Trái Đất không chỉ tồn tại, mà còn đã hiện diện trên Trái Đất. Họ không thể bị phát hiện bởi họ không muốn thế, con người về kỹ thuật không thể làm được điều này, hay bởi các xã hội từ chối chấp nhận bằng chứng.^[66]

Có thể rằng một hình thức sự sống về kỹ thuật đủ tiên tiến để du lịch tới Trái Đất cũng sẽ đủ tiên tiến để tồn tại ở đây mà không bị phát hiện. Theo quan điểm này, người ngoài hành tinh đã tới Trái Đất, hay hệ mặt trời của chúng ta, và đang quan sát hành tinh, trong khi giấu diếm sự hiện diện của mình. Việc quan sát có thể hình dung có thể được tiến hành theo một số cách có thể là khó bị phát hiện. Ví dụ, một hệ phức tạp các thiết bị giám sát hiển vi được chế tạo bằng công nghệ nano phân tử có thể được triển khai trên Trái Đất mà không thể bị phát hiện, hay các phương tiện tinh vi có thể tiến hành việc giám sát trên diện rộng từ một nơi nào đó.

Nhiều nhà nghiên cứu và quan sát UFO cho rằng xã hội như một tổng thể là có thành kiến không đúng về những tuyên bố về các vụ bắt cóc của người ngoài hành tinh, vụ quan sát, và những lần gặp mặt, và vì vậy không thể hoàn toàn tiếp nhận những tuyên bố về bằng chứng rằng người ngoài hành tinh đang tới thăm chúng ta.^[67] Những người khác sử dụng các lý thuyết âm mưu phức tạp để cho rằng bằng chứng về các vụ viếng thăm của người ngoài Trái Đất đang bị tầng lớp đầu não chính trị che giấu khỏi công chúng. Các kịch bản như từng được thể hiện trong văn hóa đại chúng trong nhiều thập kỷ, ví dụ như bộ phim Men in Black.

Lý thuyết này đã được một nhà vật lý đồng nghiệp của Fermi, Leó Szilárd, đề xuất (đùa vui) với ông, Leó cho rằng "họ đã đang ở giữa chúng ta – nhưng họ tự gọi mình là người Hungary", một kiểu ám chỉ hài hước tới sự khác thường của tiếng Hungary, không hề liên quan tới hầu hết ngôn ngữ được sử dụng ở châu Âu.

• Nguyên lý vị nhân
• Du lịch liên sao

• Ben Zuckerman and Michael H. Hart, Extraterrestrials: Where Are They? ISBN 0-521-44803-4 Amazon
• Savage, Marshall T. (1992). The Millennial Project: Colonizing the Galaxy in 8 Easy Steps. Denver: Empyrean Publishing. ISBN 0-9633914-8-8.
• Webb, Stephen (2002). If the Universe Is Teeming with Aliens... Where Is Everybody?. Copernicus Books. ISBN 0-387-95501-1.
• Michaud, Michael (2006). Contact with Alien Civilizations: Our Hopes and Fears about Encountering Extraterrestrials. Copernicus Books. ISBN 978-0387-28598-6.
• Gold, Thomas (1998). The Deep Hot Biosphere. Springer. ISBN 978-0387952536.
• Evolving the Alien: The Science of Extraterrestrial Life

• They're Made Out Of Meat Lưu trữ 2010-02-13 tại Wayback Machine
• So much space, so little time: why aliens haven't found us yet by Ian Sample,The Guardian January 18, 2007
• The Possibilities of FTL: Or Fermi's Paradox Reconsidered by F.E. Freiheit IV
• Fermi's Paradox (i.e. Where are They?) by
• Life in the Universe Lưu trữ 2007-09-30 tại Wayback Machine, by Eric Schulman, Mercury Magazine (May/June to November/December 2000)
• Answering the Fermi Paradox: Exploring the Mechanisms of Universal Transcension Lưu trữ 2009-12-31 tại Wayback Machine by John Smart
• Extraterrestrial Intelligence in the Solar System: Resolving the Fermi Paradox, which argues that our observations are incomplete, and There Is No Fermi Paradox, arguing that the paradox is based on a logical flaw, both by Robert Freitas
• Exotic Civilizations: Possible Answer to Fermi's Paradox Lưu trữ 2009-02-20 tại Wayback Machine by Paul Hughes
• Fermi Paradox debate Astrobiology Magazine July 2002. Michael Meyer, Frank Drake, Christopher McKay, Donald Brownlee, & David Grinspoon.
• Introduction and Drake equations for the Fermi paradox
• The Fermi Paradox: Back With a Vengeance by George Dvorsky.
• Virtual Reality Could Explain the Fermi Paradox by Michael Graham Richard
• Songs about Fermi's Paradox