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Réévaluation du paradoxe de Fermi

Document T.Lombry

L’échec de l'approche SETI conventionnelle (V)

En imaginant la migration pour expliquer le paradoxe dénoncé par Fermi et ses collègues, Cirkovic et Bradbury ont fait quelques hypothèses, à savoir :

1. Le principe Copernicien garde voix de citer en astrobiologie; la Terre et le système solaire n’ont rien de particulier en termes de vie, d’observateurs intelligents ou de CTA. Dans ce cadre, les idées dogmatiques, spirituelles ou philosophiques sont écartées.

2. Les lois de la physique (telles qu’on les applique à la théorie de l’information et à l’astrophysique) sont universellement valides.

3. Les explications naturelles concernant l’origine de la vie, de l’intelligence et des CTA sont valables.

4. La Voie Lactée présente des gradients bien déterminés à la fois dans la densité de matière baryonique et la température d’équilibre du rayonnement.

5. Les planètes habitables apparaissent naturellement dans la ZHG (qui évolue d’une manière grossièrement comprise) mais les CTA ne sont d’aucune manière limitées à cette région.

6. Il peut exister une influence locale à la fois sur et de la part des CTA. Les idées spéculatives concernant les trous de vers, etc. sont rejetées. Les voyages interstellaires sont du domaine du possible mais ils sont lents et onéreux (pour tout autre objet que des nanomachines) à toutes les époques.

7. L’Astroingéniérie sur des échelles significativement supérieures à l’échelle d’un système planétaire (par exemple à l’échelle du parsec et au-dessus) restera difficile et onéreuse à toute les époques et pour toutes les CTA.

8. Les CTA auront tendance à maximaliser l’efficacité des processus informatiques, quel que soit l’hétérogénéité de leur trajectoire structurelle et évolutionnaire biologique, culturelle, etc.

Bien entendu ces différentes suppositions ont divers degrés de validité et d’importance. Les suppositions 1, 2 et 3 sont des guides essentiellement méthodologiques valables pour l’ensemble des tentatives scientifiques. Bien que la première supposition ait récemment fait l’objet de controverses de la part des théoriciens de la “Terre rare”, il n’y a pas de raison fondamentale pour y renoncer. La supposition 4 est un fait empirique et la 5eme en est proche. Les suppositions 6 et 7 sont des extrapolations conservatrices de nos perspectives scientifique et technologique limitées mais ce point de vue devrait être retenu jusqu’à preuve du contraire. En particulier, l’absence d’effets liés à des projets d’astroingénierie à l’échelle galactique dans les galaxies extérieures plaide en faveur de cette hypothèse[33]. La supposition 8 est bien sûr plus controversée car elle dépend de facteurs culturels et logiques (ou métalogiques). Une façon de la justifier est d’observer les stratégies alternatives à longs termes en fonction de paramètres cosmologiques donnés; en fin de compte, les CTA devront faire face aux limites de la cosmologie et de la physique fondamentale (Cf. Tipler, Adams, Laughlin, etc) mais leur très vastes capacités prédictives leur permettront d’obtenir des modèles en haute résolution de telles situations longtemps à l’avance.

Deux limites semblent raisonnables : évoluer soit vers la recherche du plaisir pur et l’hédonisme dans son sens le plus général (par analogie à “l’Empire Romain”) soit sur la voie de l’accomplissement le plus abouti possible le long du vecteur de leur développement individuel (par analogie à “l’Olympisme Grec”). Dans les deux situations les individus comme les sociétés rechercheront les plus grandes capacités et efficacités informatiques possibles pour soutenir leurs activités.

Notons que dans aucun cas nous n’avons fait appel à une physique exotique ou des avancées technologiques inconcevables dans notre analyse. Au coeur de la question, l’inégalité de Brillouin reste valable pour l’informatique classique. Si on discute beaucoup ces dernières années de l’informatique quantique, ce nouveau modèle n’est pas concerné, d'autant moins que nous le maîtrisons à peine. Tout comme les théories plus exotiques tirant par exemple avantage des trous de vers pour aller chercher des sources d’énergie non locales ou celles issues de la cosmologie quantique envisagées par le théoricien Andrei Linde. Ces théories peuvent en effet déboucher sur des révolutions technologiques mais nous sommes encore loin de pouvoir changer de paradigme. Restons en donc à la "bonne vieille" physique !

Les résidus de la supernova N132D située dans le Grand Nuage de Magellan photographiée en rayons X par le satellite Chandra. Sur le front d'onde brillant la température atteint plusieurs millions de degrés et dégage des rayons X pouvant dépasser 4 keV. S'en approcher à moins de 100 a.l. environ serait fatal.

L’hypothèse de la migration rejoint lentement les solutions catastrophiques globales telles celles proposées par Clarke et Annis. Ainsi que nous l’avons évoqué, dans ces scénarii il existe un mécanisme global empêchant le développement de formes de vie complexes et de sociétés technologiques assez tôt dans l’histoire de la Galaxie. 

Un tel mécanisme pourrait se manifester sous forme d’éruptions de rayonnements si on peut apporter la preuve qu’ils sont suffisamment nocifs pour provoquer une extinction biologique massive à travers une grande partie du volume de la ZHG. Il peut par exemple s'agir de l'explosion de supernovae telle N132D présentée à gauche dont le rayonnement X (4 keV) serait fatal à tout être vivant et peut même endommager des composants électroniques. Toutefois, étant donné que les mécanismes de régulation affichent une évolution séculaire, le taux d’événements catastrophiques diminuant avec le temps, à certaines époques l’évolution astrobiologique de la Galaxie connaîtra un changement de régime. 

Si le taux d’événements catastrophiques est élevé, à l’image de ce qu’on observe dans la nature lorsque un biotope est sous contrainte (rivalité entre prédateurs et proies par exemple), il s’établit un système de rétroactions complexes qui peut parfois conduire à un état d’équilibre temporaire voire à une bifurcation en guise d’échappatoire. Dans notre exemple, une sorte d’état de quasi équilibre peut apparaître entre d’une part la tendance naturelle d’émergence de la vie, sa diffusion, sa diversification et sa complexité, et d’autre part le taux de destructions et d’extinctions. 

Lorsque le taux sera plus bas que certains seuils, des espèces intelligentes peuvent apparaître spontanément dans les intervalles comprises entre deux extinctions et s’auto-immuniser (au moyens de technologies) contre les événements pouvant leur être fatals[34]. D’une certaine manière la Terre fit de même en protégeant ses futurs habitants des méfaits des rayons UV en créant la couche d’ozone puis en laissant la vie proliférer mais en munissant malgré tout ses protégés d’une surface épidermique résistante.

L’hypothèse de la migration complète ces solutions catastrophiques en ajoutant une couche supplémentaire au “Grand filtre” imaginé par R. Hanson[35] pour expliquer l’absence de CTA et de leurs manifestations.

Les hypothèses de J. Annis et consorts suggèrent que les CTA sont à la fois plus rares et plus jeunes qu’on l’image naïvement sans critiquer le gradualisme; l’hypothèse de la migration implique que même les CTA existant actuellement seraient difficilement détectables en raison de leur distribution en périphérie de la Voie Lactée ainsi qu’en raison d’autres difficultés relatives à leur évolution postbiologiques. En d’autres termes, les CTA n’ont pas encore été décimées par les catastrophes tandis que celles protégées contre de telles contingences ont pour la plupart migré vers l’extérieur de la Galaxie il y a très longtemps déjà.

Cette solution viole malheureusement le principe philosophique du rasoir d’Occam : “non sunt multiplicanda entia praeter necessitatem” (ne pas multipler les entités plus qu’il n’est nécessaire). Ce Principe de simplicité se traduit par le fait que l’explication la plus simple est toujours la meilleure. Le rasoir d’Occam opère tel un principe logique sur la complexité d’un argument et non pas telle une prétention empirique sur le fait que la nature serait fondamentalement simple. C’est justement cette dépréciation de l’hypothèse de la migration pour expliquer le paradoxe de Fermi qui fait penser que cette solution est plus simple que ses alternatives.

Considérons par exemple l’hypothèse qu’il existe une centaine de CTA distribuées aléatoirement dans le disque de la Voie Lactée (elles se sont développées indépendamment les unes des autres) et se détruisant mutuellement avant de quitter leur planète-mère. Sauf en faisant appel à un destin mystique et universel, il s’agit d’une hypothèse relative à une situation excessivement complexe qui pourrait expliquer le “Grand Silence” observé à travers une centaine de groupes de causes disjointes à la fois logiquement et dans l’espace-temps.

A l’inverse, l’hypothèse de la migration proposée par Cirkovic et Bradbury suggère qu’une fraction de ces civilisations devront, en survivant au tamis des catastrophes naturelles et artificielles, disparaître à notre vue suite à l’optimisation des ressources informatiques (impliquant leur distribution en périphérie de la Galaxie, évitant de gaspiller de l’énergie pour des communications inefficaces, etc). Ce phénomène peut, en retour, se réduire à un petit nombre de causes, essentiellement celles présentées dans les suppositions 1 à 8 décrites précédemment.

Des protocoles programmés pour échouer

Si nous adoptons l’hypothèse de la migration comme une explication plausible du paradoxe de Fermi, cette solution présente des conséquences à la fois théoriques et pratiques. Avant tout, l’inconvénient induit par la localisation des CTA tels qu’observées depuis le système solaire, allié au fait qu’un signal distinct du bruit est beaucoup plus difficile à identifier que des pensées[36] et peuvent même être totalement substituées par des messages de "matière dédicacée"[37], sont autant de facteurs suffisants pour expliquer le manque de résultats des projets SETI à ce jour.

SETI au travail. Document T.Lombry.

Certains parmi les pionniers de la recherche SETI on été très sensibilisés à cette situation dont l’exobiologiste Carl Sagan dès 1975; leurs avertissements ont été fortement minimisés par la communauté SETI. Face à cette attitude, Cirkovic et Bradbury concluent que les projets SETI radio conventionnels recherchant des émissions dirigées émises par des objets situés dans le voisinage du Soleil (quelques milliers d’années-lumière tout au plus) sont mal  fondés et ont peu de chances de réussir sur base des hypothèses actuelles.

Cette approche conservatrice de SETI ne peut donner que des résultats négatifs. L’image esquissée dans notre analyse mine les principes de base de la philosophie SETI en vigueur.

La migration des CTA vers les régions externes de la Voie Lactée devrait être prise en compte par tout projet SETI sérieux. 

Etant donné les distances probables auxquelles se trouvent les CTA qui ont commencé leur migration voici des dizaines de millions ou des milliards d’années[38], il est peu probable qu’elles aient conscience de notre existence. Bien que leurs capacités observationnelles leur permettent probablement d’observer le système solaire, Cirkovic et Bradbury pensent qu’ils l’ont scrutée avant l’apparition de notre civilisation.

Il est douteux, et le mot est faible, que ces CTA perdraient des ressources en envoyant des messages vers des systèmes planétaires abritant la vie (à la lumière des contingences biologiques) et dont le développement vers une civilisation technologique demeure incertain. Les dauphins et les baleines par exemple sont des mammifères assez intelligents et disposeraient selon certains d’une conscience de niveau humain[39]. Mais ils sont incapables de détecter les signaux d’une CTA et il est même improbable qu’ils développent une telle faculté. Par analogie, à moins d’avoir des preuves évidentes qu’il existe une CTA à un endroit donné de la Galaxie, ce serait une pure perte de temps et d'argent de diriger nos instruments d'observation vers cet endroit.

L'antenne d'Arecibo, figure emblématique de la recherche SETI.

Assez ironiquement, ceci apporte des arguments aux SETI sceptiques mais ils sont basés sur une image astrobiologique totalement différente de celle-ci avec des conséquences pratiques toutes différentes. Bien que Cirkovic et Bradbury reconnaissent volontiers que les projets SETI requièrent du temps, ils affirment que la recherche SETI conventionnelle, symbolisée par l’histoire du Projet OZMA ainsi que ces successeurs META, ARGUS, MCSA, PHOENIX, SERENDIP, etc., les projets dirigés par la NASA et l’Institut SETI, est fondamentalement en échec.

Assez catégoriquement nous pouvons dire que cela n’est pas dû à un réel manque de cibles ou notre isolement dans la Galaxie comme le pensent des pessimistes comme Tipler ou Mayr. Bien au contraire. Cette absence de réponse s’explique par des raisons physiques qui sous-tendent la prudence actuelle de SETI : en un certain sens le problème n’a rien à voir avec l’univers lui-même mais concerne toute notre ignorance et nos préjugés. En un certain sens, Cirkovic et Bradbury pensent que compte tenu de la philosophie SETI actuelle, les échecs de ces programmes sont programmés dans les protocoles SETI et peu excusables.

Leur conclusion ne ressort pas uniquement de leur hypothèse de la migration. Différents aspects de l’évolution des CTA non basé sur le Principe d’Intelligence et la perspective digitale aboutissent à la même idée générale. Ainsi, cela s’applique à l’ingénieuse idée de K. Schroeder et E. Hutchins selon laquelle les CTA transféreront leurs moyens cognitifs dans leur environnement. Ces idées et quelques autres sont favorisées dans l’approche SETI actuelle mais conduisent à rater les cibles car en travaillant de la sorte les CTA resteront indétectables.

La recherche SETI extragalactique

L’hypothèse présentée dans cet article est falsifiable inter alia par des observations SETI extragalactiques. A ce jour de telles recherches n’ont pas sérieusement été menées. La raison se trouve peut-être dans le même et vieux préjugé confortant le fait que nous devrions nous attendre à recevoir des signaux (et, conventionnellement, radioélectriques bien qu’il existe un SETI optique). Dans le contexte SETI actuel, étant donné que cela est peu probable dans un proche avenir si l’on considère des distances intergalactiques (et des communications en duplex telles que souhaitées par les pionniers SETI sont en principe insensées dans ce contexte), il n’y a aucune raison de penser sérieusement à développer une recherche SETI extragalactique, d’autant que l’isolement de notre Galaxie dans le vaste univers représente une barrière bien plus importante encore que nos préjugés.

Sachant ce que nous avons dit précédemment, il est clair que ce point de vue est systématiquement fallacieux : si nous supprimons la plaisante supposition qu’il existe des signaux SETI spécifiques (et la supposition de second ordre de leur nature radioélectrique), ce point de vue s’écroule. A l’inverse, en considérant un SETI extragalactique, cela nous permettrait d’investiguer un espace incommensurablement plus étendu de l’Univers ainsi que les différentes formes de CTA (bien entendu une partie de ce que nous gagnerons à étudier cet ensemble nous le perdrons en temps d’intégration et en résolution spatiale à moins d’élaborer des radiotélescopes orbitaux interférométriques de plusieurs centaines de milliers de kilomètres d’envergure, ce qui n’est pas à l’ordre du jour, à cette échelle du moins).

Quelque part dans l'univers, il existe peut-être une exoplanète à l'image de la Terre sur laquelle vivent des extraterrestres qui s'interrogent sur leur avenir... Aujourd'hui SETI pourrait détecter leur activité jusqu'à quelques milliers d'années-lumière. Document T.Lombry

En fait, la définition de la civilisation de Kardashev de Type III (une CTA capable de maîtriser l'énergie d'une galaxie et d'échapper à tout type de catastrophe) devrait nous inciter à plus de prudence, du moins en ce qui concerne l’échantillonnage des galaxies proches, visibles à des époques significativement proches de nous et disons inférieures à une différence de 1.8 milliards d’années entre l’âge des exoplanètes et l’âge de la Terre.

On peut avancer comme le fit J.Annis[42], bien que cela soit en dehors de notre sujet, que le résultat négatif de la recherche SETI extragalactique à ce jour représente un argument fort qui s’oppose à la visibilité des civilisations de Kardashev de Type III. Bien qu’il reste une possibilité que cela soit en accord avec les lois de la physique, il semble que ce type de civilisation pangalactique soit soit (i) beaucoup plus difficile à développer (en sondant un échantillonnage d’environ 1000 galaxies spirales normales proches de nous et en les observant avec suffisamment de détails, cet ensemble est tout simplement trop petit pour y détecter même une seule civilisation de Type III), soit (ii) les CTA ne sont tout simplement pas forcées de le faire. 

A l’inverse, le concept de CTA spatialement plus petites, compactes et efficaces, motivé par un ensemble convergent de suppositions économiques, écologiques et/ou éthiques, habitant en bordure de la distribution de matière lumineuse présente une alternative plus plausible de l’image que nous avons des civilisations de Type III. Cela reste valable même si (pour quelque raison entièrement différente) l’hypothèse que nous avons développée ne peut pas rendre compte du paradoxe de Fermi dans la Voie Lactée.

En guise de conclusion

Détecter les signatures infrarouges des CTA

A la place de l'approche conventionnelle, SETI devrait beaucoup plus insister sur les manifestations - les signatures - et les traces des CTA. Même si elles ne communiquent pas activement avec nous, nous pourrions en principe les détecter ainsi que leurs activitiés d’astroingénierie.

Les signatures que nous détecterions pourraient être plus vieilles que les communications que nous capterions. A moins que les CTA aient pris des dispositions pour cacher ou déguiser leurs signatures infrarouges, les observateurs terrestres devraient encore pouvoir les détecter à ces longueurs d’ondes où elles devraient être identifiables parmi les spectres stellaires ordinaires (par exemple en fonction de leur bande passante spécifique et leur profil spectral).

Détecter des traces de CTA

La même méthode peut s’appliquer aux autres phénomènes non naturels tels que les signatures de fusion d’antimatière ou les transits reconnaissables d’objets artificiels. La recherche de mégaprojets tels que des sphères de Dyson, des Cerveaux de Jupiter ou des moteurs stellaires ont plus de chance d’être détectés à travers l’entièreté du spectre d’activité de SETI[40].

La recherche de telles traces d’astroingéniérie élaborées par les CTA devrait principalement être conduite dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique (Cf Dyson, etc). Ironiquement, rappelons que cette idée fut déjà proposée par l’un des pionniers de la radioastronomie, le prix Nobel Charles H. Townes, bien qu’elle était fondée sur des bases légèrement différentes.

Des études audacieuses et non conventionnelles réalisées notamment par Harris, Arnold, Slysh ou les relevés effectués par Jugaku et son équipe et référencés en bas de page, de même que le programme de recherche proposé par Tilgner et Heinrichsen[41] représentent une minuscule fraction de toute la recherche SETI et dont le budget global représente à peine le prix d'une mission spatiale automatique (compter de 3 à 15 millions de dollars par projet). Cirkovic et Bradbury suggèrent qu’il n’y a pas de raison réellement scientifique à cet état de chose; cette situation est apparue en raison d’un conservatisme excessif, une inertie de la pensée, du rayonnement impressionnant des “pères fondateurs” ou une quelconque combinaison de ces trois raisons.

Selon Cirkovic et Bradbury l’approche non conventionnelle insistant sur la recherche de manifestations de CTA ne perdrait rien des avantages de la recherche SETI conventionnelle avant une détection, mais les bénéfices pourraient être énormes. En accord avec l’expression d’Heraclite, nous pouvons “nous attendre à l’inattendu” si nous voulons obtenir de véritables résultats avec SETI. Sinon, concluent-ils, nous ne trouvons jamais de traces de CTA.

Le véritable test serait de détecter des signaux d’efforts d’astroingénierie aux limites des galaxies spirales proches (c’est-à-dire qui peuvent être observées à environ la même époque que celle à laquelle nous vivons ce qui représente les distances des galaxies faisant partie de l’amas Local, la galaxie M31 d’Andromède située à 2.5 millions d’années-lumière étant déjà située un peu trop loin).

Peter Quinn[43] et ses collègues ont démontré que l’observation des extrémités des galaxies spirales est notoirement difficile, mais la qualité des images augmente régulièrement en qualité et en quantité et certainement plus encore à l’avenir avec la mise en service du télescope spatial JWST et du télescope géant GMT en attendant les projets de radiotélescopes interférométriques spatiaux. Il est dès lors assez concevable qu’ils nous offriront les premiers indices sur le destin général des civilisations intelligentes avancées.

Pour terminer, insistons bien sur cette remarque déjà soulevée par Carl Sagan à propos de la vie extraterrestre : l’absence de preuve ne signifie pas preuve de son absence. Ainsi que nous l'avons sous-entendu, étant donné les dimensions de l'Univers, en ce domaine la patience est une vertu.

Pour plus d'informations

Sur ce site

La physique des civilisations extraterrestres

Les modèles informatiques de l'évolution

La vie sous toutes ses formes

La vie autour des étoiles géantes rouges

La philosophie des sciences

Sur Internet

The Future of Human Evolution

What Will It Take for Humans to Colonize the Milky Way?, Scientific American, 2016.

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[33] J. Annis, ”Placing a limit on star-fed Kardashev type III civilisations”, J. Brit. Interplan. Soc., 52, pp33-36, 1999.

[34] En fait une définition alternative d'une CTA pourrait consister dans les besoins permettant à une communauté intelligente de s'immuniser, en tant que communauté, contre tous les types de catastrophes naturelles.

[35] R. Hanson, "The great filter - are we almost past it?”, 1998, article disponible sur le site d'Hanson.

[36] M. Lachmann, M.E.J. Newman et C. Moore, ”The physical limits of communication, or Why any sufficiently advanced technology is indistinguishable from noise”, Am. J. Phys., 72, pp1290-1293, 2004.

[37] C. Rose et G. Wright, ”Inscribed matter as an energy-efficient means of communication with an extraterrestrial civilization”, Nature, 431, pp47-49, 2004.

[38] C.H. Lineweaver, ”An Estimate of the Age Distribution of Terrestrial Planets in the Universe: Quantifying Metallicity as a Selection Effect”, Icarus, 151, pp307-313, 2001.

[39] D. Browne, ”Do dolphins know their own minds?”, Biology and Philosophy, 19, pp633-653, 2004.

[40] Lire les travaux de L.F.A. Arnold, ”Transit Lightcurve Signatures of Artificial Objects”, Astrophys. J., 2005, préimpression sur arXiv - V.I. Slysh, ”A search in the infrared to microwave for astroengineering activity”, dans The Search for Extraterrestrial Life: Recent Developments, éd. par M. D. Papagiannis, IAU, Reidel Publishing Co., pp315-319, 1985 – J. Jugaku, K. Noguchi et S. Nishimura, ”A search for Dyson spheres around late-type stars in the Solar neighborhood”, dans Progress in the Search for Extraterrestrial Life, éd. par G. Seth Shostak, ASP Conference Series, 1995 - J. Jugaku et S. Nishimura, ”A Search for Dyson Spheres Around Late type Stars in the Solar Neighborhood”, dans Bioastronomy 2002: Life Among the Stars, Proceedings of IAU Symposium # 213, éd. par R. Norris et F. Stootman, ASP Conference Series, pp437-438, 2003.

[41] C.N. Tilgner et I. Heinrichsen, ”A program to search for Dyson spheres with the infrared space observatory”, Acta Astronautica, 42, pp607-612, 1998.

[42] Lire les deux articles de J. Annis in J. Brit. Interplan. Soc., 52, ”An Astrophysical Explanation or the Great Silence”, pp19-22, préimpression sur arXiv et ”Placing a limit on starfed Kardashev type III civilisations”, p33-36, 1999.

[43] J. Bland-Hawthorn, K.C. Freeman et P.J. Quinn, ”Where Do the Disks of Spiral Galaxies End?”, Astrophys. J., 490, pp143-155, 1997.


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