Il paradosso di Fermi, attribuito al fisico Enrico Fermi, sorge nel contesto di una valutazione della probabilità di entrare in contatto con forme di vita intelligente extraterrestre. Eric Jones, "Where is everybody?", An account of Fermi's question", Los Alamos Technical report LA-10311-MS, marzo, 1985.
Si riassume solitamente nel seguente ragionamento: dato l'enorme numero di stelle nell'universo osservabile, è naturale pensare che la vita possa essersi sviluppata in un grande numero di pianeti e che moltissime civiltà extraterrestri evolute siano apparse durante la vita dell'universo. Da tale considerazione nasce la domanda: «Se l'Universo e la nostra galassia pullulano di civiltà sviluppate, dove sono?» oppure: «Se ci sono così tante civiltà evolute, perché non ne abbiamo ancora ricevuto le prove?»
Questo quesito serve di solito come monito alle stime più ottimistiche dell'equazione di Drake, che proporrebbero un universo ricco di pianeti con civiltà avanzate in grado di stabilire comunicazioni radio, inviare sonde o colonizzare altri mondi.
Il "paradosso" è il contrasto tra l'affermazione, sostenuta dalle stime di Drake, che non siamo soli nell'Universo e i dati osservativi che contrastano con questa ipotesi. Ne deriva che: o l'intuizione e le stime come quelle di Drake sono errate, o la nostra osservazione/comprensione dei dati è incompleta.
Origine del termine Mentre lavorava nei laboratori di Los Alamos nel 1950, alla mensa del laboratorio, Enrico Fermi prese parte a una conversazione con alcuni colleghi, tra cui Edward Teller. Essa verteva su un avvistamento di UFO riportato dalla stampa, preso in giro da una vignetta satirica. Alan Dunne, Senza titolo, New Yorker, 20 maggio 1950. La conversazione si protrasse su vari argomenti correlati, finché improvvisamente Fermi esclamò: «Dove sono tutti?» («Where is everybody?»).
Possibili soluzioni
I parametri che figurano nell'equazione di Drake sono tutt'altro che definiti e non risolvono il paradosso. Di seguito sono elencate diverse possibili soluzioni del paradosso di Fermi.Stephen Webb, Se l'universo brulica di alieni... dove sono tutti quanti?, Milano, Sironi, 2004. ISBN 978-88-518-0041-3
Siamo soli
La soluzione più semplice è che la probabilità che la vita si evolva spontaneamente nell'Universo fino a produrre una civiltà evoluta sia estremamente bassa.
Molti sono gli elementi contemporaneamente necessari perché la vita come la intendiamo, basata sul carbonio, possa evolversi su un pianeta. Fattori astronomici, come la posizione all'interno della galassia, l'orbita percorsa dal pianeta intorno alla sua stella centrale e la tipologia di quest'ultima, la sua ellitticità e l'inclinazione dell'orbita, nonché la presenza di satelliti naturali dalle caratteristiche della Luna, sono i fattori determinanti alla predisposizione alla vita. Soprattutto, in presenza di condizioni ambientali favorevoli, i componenti genetici della vita, a partire dalle molecole complesse di DNA con capacità di auto-replicazione, sono entità chimiche di elevatissima complessità, per lo sviluppo delle quali non si hanno allo stato attuale modelli provati e verificabili. Inoltre, la nascita della vita nella forma conosciuta, lo sviluppo di forme di vita intelligente e quindi di civiltà richiede che si verifichino molte altre coincidenze. Gli studi sul nostro Sistema solare sembrano confermare l'eccezionalità della vita sulla TerraBrownlee, Donald. Ward, Peter D. "Rare Earth". Copernicus. 2000 (ipotesi della rarità della Terra).
Questa tesi può essere contestata sostenendo che la vita non debba necessariamente essere come la si osserva sulla Terra, ma possa evolversi in condizioni differenti, e che non debba necessariamente basarsi sul carbonioWilliam Bains, Many Chemistries Could Be Used to Build Living Systems, Astrobiology. June 2004, 4(2): 137-167. doi:10.1089/153110704323175124.. Tuttavia si tratta di una argomentazione completamente speculativa perché di fatto al momento l'unico tipo di vita osservata e sperimentabile è quella presente sulla Terra e basata sulla chimica del carbonio. Inoltre molta dell'incertezza deriva dal fatto che i meccanismi che portano alla nascita della vita sono ignoti e quindi è molto difficile, o impossibile, stimarne la probabilità. Tuttavia l'occorrenza della vita è ritenuta un evento poco probabile anche da parte di alcuni sostenitori dell'esistenza di civiltà aliene. Per scavalcare il problema hanno formulato l'ipotesi della panspermia, cioè la vita può diffondersi facilmente attraverso l'Universo o addirittura, nella forma sostenuta da Francis Crick, può essere deliberatamente diffusa da civiltà evolute. Quest'ipotesi non risolve il problema ma lo sposta su qualche altro mondo, per il quale si può fare la stessa obiezione di estrema improbabilità.
Le civiltà evolute hanno breve durata
Un parametro dell'equazione di Drake è la durata media delle civiltà tecnologicamente evolute. Drake ne stimò la durata in 10.000 anni (da quando iniziano a poter comunicare con onde radio). Le cause della scomparsa di una civiltà possono essere sia naturali sia culturali. The Internet Encyclopedia of Science, Hazards to extraterrestrial civilizations Questa ipotesi, che serve anche a dare una delle possibili risposte al paradosso di Fermi, è detta "Grande filtro".
Se una civiltà tende naturalmente ad annientarsi, è solo questione di tempo perché inventi i mezzi necessari. L'unico dato osservativo disponibile è che la nostra civiltà dispone da decenni dei mezzi necessari, ma per ora è sopravvissuta. Anche in questo caso è difficile dire quanto la competizione gerarchica, l'aggressività e l'autoritarismo, elementi del militarismo, siano prerogative della specie umana o siano costanti universali, legate all'evoluzione o all'organizzazione politica degli individui intelligenti. Si consideri che non è necessaria una distruzione totale della specie, ma è sufficiente una involuzione a livelli primitivi dei sopravvissuti per sottrarre la civiltà alla lista di quelle in grado di comunicare. Anche eventi catastrofici naturali possono considerarsi gravi pericoli per un pianeta vivo: l'impatto di una cometa o di un asteroide, l'eruzione di un supervulcano o l'alterazione delle condizioni climatiche sono minacce alla vita sulla Terra, più volte bersaglio di eventi catastrofici, che hanno causato diverse estinzioni di massa (la più nota è quella dei dinosauri). Eventi di questo tipo sarebbero anche prevedibili da una civiltà più avanzata della nostra, ma difficilmente rimediabili o prevenibili.
Il problema con questa tesi è che non esiste un campione statisticamente valido con cui poter stimare il parametro di durata media di una civiltà evoluta; anzi il campione è allo stato attuale composto da un solo caso: noi. Né siamo in grado di affermare che ne esistano o ne siano esistite altre. Infatti estrapolare tale valore dalle informazioni relative alla nostra esistenza, oltre a non essere statisticamente sensato, vizia il risultato con un effetto di selezione.
Esistono, ma sono troppo lontane nello spazio e nel tempo L'Universo è vasto. Prendendo come riferimento la velocità della luce, essa impiega oltre 2 milioni di anni solo per arrivare alla galassia più vicina. È dunque possibile che esistano diverse civiltà evolute e desiderose di comunicare, ma isolate dalle enormi distanze intergalattiche. Questa soluzione però implica che probabilmente siamo soli nella nostra galassia, in contrasto con le stime meno pessimistiche dell'equazione di Drake, che ipotizza l'esistenza di 600 civiltà evolute.Piero Angela, Quante civiltà extraterrestri? in "Nel Cosmo alla ricerca della vita". Garzanti, 1980, pp. 138-146. ISBN 88-11-67402-6 Una forma corretta di questa tesi afferma che le civiltà aliene siano attualmente troppo lontane, oppure che esistono civiltà relativamente vicine ma che non hanno ancora intrapreso, o intrapreso da poco, esplorazioni/comunicazioni spaziali.Nel suo saggio Civiltà extraterrestri, Isaac Asimov arriva ad ipotizzare un numero molto elevato di possibili civiltà, ma l'enorme distanza reciproca (in media 630 anni luce secondo lui) impedirebbe lo scambio di comunicazioni tra di loro
Anche questa ipotesi non è soddisfacente: se il principio di mediocrità deve essere applicato per postulare l'esistenza di altre specie aliene, deve essere applicato anche per scartare posizioni temporali speciali nella storia della galassia, come sarebbe quella dell'inizio della colonizzazione galattica.
Infine, va considerato che due ipotetiche civiltà vicine nello spazio, ma separate da un lasso temporale anche breve nell'evoluzione tecnologica, sarebbero totalmente ignare l'una dell'altra. È proprio la motivazione dietro agli esperimenti del SETI che da decenni cerca di captare nelle onde radio, segni di una comunicazione diretta (cioè inviata volontariamente) o indiretta (cioè fasci di onde radio usate per comunicazioni locali).
Secondo il fisico Roger Penrose, ideatore della cosmologia ciclica conforme secondo cui l'universo ha un'età infinita, alcuni segnali nella radiazione cosmica di fondo potrebbero anche indicare fonti di energia provenienti da civiltà aliene precedenti al Big Bang dell'attuale periodo dell'universo, civiltà che sarebbero quindi molto lontane da noi nel tempo.
Esistono, ma non comunicano o non vogliono comunicare Ancora più complesso è ipotizzare quale sia la probabilità che una forma di vita possa evolversi fino a creare una specie autocosciente e desiderosa di comunicare. È possibile che nell'Universo esistano molti corpi celesti ospitanti una forma di vita, ma su pochissimi questa si sia evoluta in una civiltà tecnologica. Inoltre anche se una civiltà sviluppa i mezzi adatti, non è detto che abbia l'idea o il desiderio di comunicare con altri mondi, o perché non ci considerano degni (potrebbero considerare la nostra una civiltà troppo arretrata) o hanno paura di noi o perché pensano che un contatto diretto possa nuocere a noi/loro, o semplicemente non hanno mai sviluppato l'idea dell'esistenza di altre civiltà con cui comunicare.
Tuttavia concepire una specie aliena come un'unica entità non è soddisfacente: se pure la civiltà aliena nel suo complesso fosse disinteressata, timorosa o non desiderosa di comunicare con altre civiltà, ciò non preclude che al suo interno possano esistere individui o gruppi interessati a comunicare. Inoltre, ed è un'obiezione determinante, indipendentemente dalla non volontà di comunicare, una civiltà tecnologica evoluta e arrivata almeno alla scoperta ed utilizzo delle onde elettromagnetiche produrrebbe comunque messaggi inconsapevoli attraverso la propagazione nello spazio delle comunicazioni locali.
Teoria della "foresta oscura" L'ipotesi della foresta oscura è l'idea che molte civiltà aliene esistano nell'universo, ma siano silenziose perché paranoiche, si presume cioè che qualsiasi civiltà capace di viaggiare nello spazio considererebbe ogni altra vita intelligente come una inevitabile minaccia da distruggere appena individuata.
Di conseguenza, lo spettro elettromagnetico sarebbe relativamente silenzioso, senza prove di vita aliena intelligente, come in una "foresta oscura"...piena di "cacciatori armati che si aggirano tra gli alberi come fantasmi".
L'ipotesi è stata formulata nel 1983 dall'astronomo e autore David Brin nel suo riepilogo di argomentazioni a favore e contro il paradosso di Fermi del quale questa ipotesi è una possibile soluzione. In seguito, il concetto è stato chiamato "ipotesi della foresta oscura" nel romanzo di fantascienza del 2008 di Liu Cixin La materia del cosmo dove vengono formulati due assiomi: il bisogno primario di ogni civiltà è la sopravvivenza, le civiltà crescono e si espandono continuamente, ma la quantità della materia e delle risorse dell'universo rimane costante,