I sommeren 1950 var den italienske fysiker Enrico Fermi ansat på Los Alamos-laboratoriet i New Mexico.

Selv en dygtig fysiker har brug for en frokostpause, så han gik sammen med et par kolleger til kantinen. Der blev talt om mange ting, og et af emnerne var ’flyvende tallerkener’, som man dengang kaldte UFO'erne.

Enrico Fermi (1901-1954) var en af sin tids helt store fysikere. (Foto: Department of Energy, Office of Public Affairs)

Samtalen skiftede til andre emner, men da de kom tilbage til laboratoriet, stillede Fermi så pludselig det spørgsmål, som senere er blandt de mest berømte i astronomien:

»Where is everybody?«

For det er et spørgsmål, der rører ved et helt fundamentalt problem om vores plads i universet, elegant formuleret af forfatteren Arthur C. Clarke:

»Der findes to muligheder: Enten er vi alene i universet, eller også er vi ikke. Begge muligheder er lige skræmmende.«

Fermis paradoks

Sagt kort, så er Fermis paradoks den tilsyneladende modsætning mellem den høje sandsynlighed for, at der findes andre civilisationer, og at vi stadig mangler beviser for, at sådanne civilisationer findes.

Der er nu gået 72 år, siden Fermi stillede sit spørgsmål, og vi har stadig ikke fundet et eneste sikkert bevis for, at der er liv - og slet ikke intelligent liv - uden for Jorden.

Man søger stadig efter forklaringer på paradokset, og her er der flere muligheder.

En af dem er, at vi simpelthen ikke forstår, hvor stort og gammelt universet er. Der er simpelthen plads til masser af liv i universet, uden at vi kan opdage det.

Målt med universets målestok kender vi kun lidt til vores nærmeste omgivelser – selv i vores egen Mælkevej er der enorme områder, vi næsten ikke har udforsket, og andre galakser er for langt borte til, at vi kan udforske dem i detaljer.

Nogle steder kan det vrimle med liv, både i Mælkevejen og i andre galakser, og andre steder vil man faktisk være ret alene. Måske bor vi bare i et forholdsvis øde område af Mælkevejen.

Arecibo-observatoriet i Puerto Rico er det største radioteleskop i verden. Det har en diameter på 305 meter og et samlet areal på 70.000 kvadratmeter - men selv denne mastodont har aldrig med sikkerhed hørt fra andre civilisationer. (Foto: H. Schweiker / WIYN and NOAO / AURA / NSF)

Universets størrelse er dog ikke det eneste, som kan få os til at tænke over, om vi mon er alene. For tiden kan isolere os lige så meget som rummet.

Universet er næsten 14 milliarder år gammelt, og Jorden har eksisteret i 4,5 milliarder år. Det betyder, at universet er tre gange ældre end Jorden. Det skal sammenlignes med, at selv de ældste kulturer på Jorden kun er nogle få tusinde år gamle.

Så hvis den typiske levetid for en teknisk civilisation er nogle tusinde år, kan Jorden i fortiden have været besøgt mange gange af civilisationer, som nu er forsvundet.

Det har Arthur C. Clarke beskrevet så levende i bogen ’På opdagelse i verdensrummet’ fra 1953:

»Mærkelige fartøjer kan i fortiden utallige gange have pløjet gennem Jordens skyformationer for at drage videre med optegnelser om dampende oceaner, om de første kluntede amfibieskabninger, der krøb op på strandbredden og – langt senere – om gigantiske krybdyr.«

»Nogle af disse fartøjer kan være kommet fra Solens andre planeter, men de fleste må have været fremmede gæster i vores solsystem, som drog fra stjerne til stjerne, søgende efter viden. Og måske vender de en skønne dag tilbage.«

Hvis en typisk civilisation kun eksisterer i få tusinde år, så kan vi godt opleve et meget tomt univers. Der kan have været millioner af civilisationer længe før os, og der vil komme andre millioner i en fremtid, hvor vi ikke længere eksisterer.

Men lige her og nu er vi tilsyneladende alene.

Så måske er der slet ikke noget paradoks. Måske er der liv mange steder, men adskilt fra os, enten ved enorme afstande på tusinder eller titusinder af lysår eller ved millioner af år. Vi har simpelthen endnu ikke vænnet os til, både hvor stort og hvor gammelt universet er.

Det store filter

Vi forbinder ofte søgen efter liv med søgen efter en planet, der ligner Jorden – men det giver måske ikke forklaringen på paradokset. For måske er det at finde en planet som Jorden ikke det samme som at finde liv, og slet ikke avanceret intelligent liv.

Man taler om ’Det store filter’, der ser ikke bare vores eksistens, men alt liv alle vegne i universet som resultatet af en serie af begivenheder. Hver begivenhed virker som et filter.

Det kan gå godt, så livet kan fortsætte med at udvikle sig, eller skidt, så udviklingen enten standser, og livet i værste tilfælde måske ophører med at eksistere, fordi livet ikke kunne tilpasse sig nye forhold.

Vi kan jo se på den serie af begivenheder, som har ført til vores eksistens. Økonomen Robert Hanson, som i 1998 indførte begrebet ’Det store filter’ i et essay, gav heri et forslag til en sådan liste over begivenheder:

• En planet, der er i stand til at huse liv, skal dannes i en stjernes beboelige zone
• Livet selv skal udvikle sig på den planet
• Disse livsformer skal være i stand til at formere sig ved at bruge sådanne molekyler som DNA og RNA
• Simple celler (prokaryoter) skal udvikle sig til mere komplekse celler (eukaryoter)
• Flercellede organismer skal udvikle sig
• Seksuel reproduktion, som i høj grad øger den genetiske diversitet, skal opstå
• Komplekse organismer, der er i stand til at bruge værktøjer, skal udvikle sig
• Disse organismer skal skabe avanceret teknologi, der muliggør rumflyvning (det er nogenlunde, hvor mennesker er i dag)
• Det er nødvendigt, at civilisationen har en så lang levetid, at den kan udforske universet i millioner af år

Der er flere måder at opstille et sådant skema – man kunne således også nævne den enorme udfordring, det var for livet at omstille sig til at eksistere i en iltrig atmosfære, som var den rene gift for de første organismer på Jorden.

I dag danner teorien om det store filter ofte grundlaget for en diskussion af Fermis Paradoks. For det giver mange muligheder for at finde en forklaring på det, som nogle kalder ’Den store stilhed’.

Der skal bare et eller to svage led i den kæde af begivenheder, som går forud for opståen af intelligent liv, før man har en forklaring på, hvorfor vi endnu ikke har fundet andre civilisationer.

Der er en hel række ting, der skulle gå i hak, før menneskeheden og intelligent liv kunne opstå. Tidslinjen dækker den milliard år, der gik, fra Jorden opstod (for 4,5 milliarder år siden), til livet udviklede sig mere avanceret (cirka 3,6 milliarder år siden). (Grafik: Buscaglia et al.)

Det store filter og Fermis paradoks

Den grundlæggende idé i Det Store Filter er, at eksistensen af komplekst liv er resultatet af en serie af begivenheder med et binært udfald: Hver begivenhed gør det enten muligt, at udviklingen mod kompleksitet kan fortsætte, eller den bremser denne udvikling.

Hver begivenhed virker som et filter – det store filter er simpelthen en række af sådanne ’binære begivenheder’.

Ser vi på Robert Hanssons skema, så består det store filter af otte begivenheder, efter man har fundet en planet egnet til liv.

For at gøre det simpelt, så antager vi, at hver begivenhed har en sandsynlighed på 0,5 for et gunstigt udfald, svarende til sandsynligheden for at få krone i et spil plat eller krone. For at komme frem til intelligent liv, som kan rejse i rummet, skal vi altså slå krone 8 gange i træk, og det er jo ikke særlig sandsynligt.

Sandsynligheden for at få krone otte gange i træk er 1/256, altså bare 0,4 procent.

Vi starter med 1.000 egnede planeter. På 500 af dem opstår der liv, og på halvdelen af disse planeter opstår molekyler som DNA og RNA, der kan gemme kompleks information fra en generation til den næste – og så er vi nede på 250 planeter.

Men der er yderligere seks begivenheder forude, og hver gang halveres tallet, og til sidst ender vi med bare fire planeter.

Det er endda en ret optimistisk vurdering, for det kan sagtens tænkes, at en eller flere af disse begivenheder har en meget lavere sandsynlighed på måske 0,000001 for et gunstigt udfald.

Man kan derfor beskrive Det Store Filter som en 'sandsynlighedsbarriere', der ikke alene skyldes en enkelt overlevelsesudfordring eller fare. Vejen fra encellet liv til en teknisk civilisation kræver, at der er overvundet mange begivenheder undervejs, som kunne standse udviklingen.

Hvis der er mange, falder sandsynligheden for, at udviklingen kan fuldføres.

Men at have nået vores stadie betyder ikke, at vi dermed er kommet i mål og trygt kan se fremtiden i møde.

For det er så godt som sikkert, at vi også i fremtiden kan opleve filtre, så vi vil kort se på både fortidens og fremtidens filtre.

Fortidens filtre

Blandt de begivenheder i fortiden, som man specielt diskuterer, er problemet om abiogenese, altså hvordan liv opstår fra livløshed.

Måske er denne begivenhed så ekstremt sjælden, at vi her har det afgørende filter. På den anden side er livet hurtigt kommet til Jorden, og det tages af mange forskere som et tegn på, at liv ikke har så svært ved at opstå.

Lotkas kurve er en matematisk model, der kan anvendes til at illustrere ’Det store filter’. Kurven er oprindeligt brugt til at vise, hvordan antallet af videnskabsmænd hænger sammen med antallet af publicerede artikler - det er kun nogle ganske få, som får udgivet mange artikler, og det skyldes, at hver artikel er en form for ’overlevelsestest’. Det er netop princippet i ’Det store filter’ – en serie af begivenheder med et binært udfald. (Illustration: Tim Bates / CC BY-SA 3.0)

En anden mulighed er, at liv har let ved at opstå, men at det kun meget sjældent udvikler sig videre end til simple encellede organismer. Måske vrimler universet med bakterier - men bakterier bygger ikke rumskibe.

Ser vi på Jordens historie, så ved vi, at livet kom ret hurtigt til Jorden, men at overgangen fra encellet til flercellet liv har taget omkring to milliarder år, hvilket kunne tyde på, at overgangen fra encellet til flercellet liv er en vanskelig proces.

Livet begyndte jo i havet, og man diskuterer ofte, om det har været nødvendigt med et tidevand fra en stor måne, for at livet kunne komme op på land. De regelmæssige oversvømmelser, som skabes af højvande, kan jo netop give livet i havet den nødvendige kontakt med landjorden. Men samtidig er det jo et filter, da tidevand kræver, at planeten har en stor måne.

Går vi længere frem i historien, så kan vi se, at der er flere former for intelligens.

Der findes jo mange ganske kloge dyr som delfiner, hvaler og blæksprutter og fugle som krager. De tre første lever i havet, og de kan derfor ikke tænde en ild, og uden hænder kan de heller ikke manipulere værktøj.

Til gengæld kan delfiner og hvaler kommunikere med noget, der kunne ligne et sprog, så de har taget i hvert fald nogle af de skridt, som har ført til mennesket.

Måske skyldes menneskets succes lige så meget hænder som hjerne.

Fremtidens filtre

Den anden mulighed er, at der forude venter nye afgørende begivenheder, som har mulighed for at bringe vores overlevelse i fare.

I virkeligheden vil vi jo være glade for bare at overleve de næste par hundrede år, men for at blive det, man kan kalde for ’borgere i universet’ ,skal vi kunne overleve i millioner af år.

Hvis vi finder primitivt liv på Mars, uden at vi har fundet andre civilisationer, så kan det være et tegn på, at der er filtre, der gør dannelsen af meget komplekst liv usandsynligt. Så måske er det en dårlig nyhed, hvis vi finder liv på Mars…

Fascinationen af fremmede verdener får selv vores videnskabelige institutioner til at drømme - her er det European Southern Observatory, der forestiller sig udsigten mod en anden stjerne end vores egen sol. (Illustration: ESO / M. Kornmesser)

Den engelske astronom Fred Hoyle har i sin essaysamling ’Om mennesker og Mælkeveje’ fra 1965 beskrevet, hvorfor vi netop nu er på vej mod et filter, som kan afgøre vores fremtid (citatet er redigeret og forkortet en smule):

»Det har været et meget langt skridt fra den første primitive trækulsovn til en atomreaktor. Vi har selv klaret dette skridt på 6-7.000 år. En stor del af vejen er tilbagelagt på 2-3 århundreder. Kunne vi have gjort vore opdagelser i et meget langsommere tempo?«

»Nej, vi kunne ikke. Opdagelserne var nødt til at komme i et meget hurtigt tempo, for ellers ville al kullet og al olien være brugt før atomfysikkens komme. Kun en brat udvikling dur. En hel række konsekvenser følger af denne simple iagttagelse.«

»Det er ofte blevet sagt, at hvis menneskeheden ikke overlever, vil en anden art overtage bedriften. Når det drejer sig om at udvikle intelligens, så er dette ikke rigtigt.«

»Vi har, eller vil snart have, opbrugt kullet og olien og tømt de førsteklasses malmlejer, hvorfra vi henter vores metaller. Når det er sket, kan ingen selv nok så kompetent race begynde forfra og foretage den lange opstigning fra primitive betingelser til teknologi på et højt plan. Det er en engangsaffære.«

»Hvis det mislykkes for os, er udviklingen af intelligens mislykkedes i vores solsystem. Det samme vil gælde i andre planetsystemer. I hvert af dem er der én og kun én chance.«

Hvis Hoyle har ret, så står vi netop nu i en meget kritisk overgang – men en overgang, mange arter i universet må have oplevet.

Problemet er ikke selve overgangen fra primitiv teknik til et højteknologisk samfund, men at det skal gå så hurtigt. Et par århundreder er en meget kort tid til at ændre et helt samfund, og mange af vores problemer er en følge af denne meget hurtige omstilling.

Siden Hoyle beskrev dette filter næsten 60 år tilbage, har vi jo opdaget et nyt problem, som man dengang ikke tænkte på, nemlig klimaforandringer som følge af brugen af fossile brændstoffer.

At forhindre disse forandringer kræver også en meget hurtig omstilling af samfundet, så det ændrer ikke ved konklusionen, men viser blot, at overgangen til et stabilt højteknologisk samfund er endnu mere vanskelig, end man kunne forudse dengang.

I alle tilfælde har vi her et eksempel på et filter, som vi endnu ikke har passeret, og som helt kan standse udviklingen til et mere stabilt højteknologisk samfund.

Hoyle selv har et bud baseret på det filter, han har beskrevet. I bogen ’Ten faces of the universe’ fra 1975 skriver han:

»Jeg tror, at mange væsener kan have nået vores nuværende udviklingsstadie, men at kun få kan gå videre. Måske er problemerne så store, at kun én ud af hundrede civilisationer klarer det og dermed kan opnå en levetid på måske 100 millioner år. Ud fra denne rimeligt optimistiske vurdering vil der ikke være mere end måske 100 civilisationer i vor Mælkevej.«

»Det er blandt disse heldige få, der vil foregå en interstellar kommunikation. Den nærmeste sådanne kultur vil nok være mindst 3.000 lysår borte.«

Så hvem ved – måske er langt de fleste tekniske civilisationer astronomisk set bare døgnfluer, der eksisterer i kort tid, inden de af den ene eller anden grund går til grunde og kun efterlader sig en udplyndret planet og nogle ruiner, som gradvist forsvinder.

Hvis vi endelig opnår kontakt med en intelligens eller civilisation millioner af år forud for os, så siger det heller ikke andet, end at der findes en vej frem - men den kan godt være meget snæver.

Ikke alene skal der opbygges et bæredygtigt samfund, det skal også lære at leve med en meget avanceret teknologi, med de muligheder, det giver, for våben, som kan udslette det meste af livet på en planet. Måske tilhører fremtiden virkelig de ydmyge…

Men belønningen er også stor, for hvis vi bliver en af de meget få langlivede civilisationer, så kan vi måske omsider få svaret på Fermis spørgsmål:

»Where is everybody?«