Das Fermi-Paradoxon: Wo ist eigentlich jeder?

1950, beim Mittagessen in Los Alamos, stellte Enrico Fermi eine Frage, die bis heute niemand beantwortet hat: Wo ist eigentlich jeder? Die Rechnung schien eine Antwort zu verlangen. Die Galaxie ist alt genug, groß genug und mit genügend potenziell bewohnbaren Welten besät, dass technologisches Leben, sofern es auch nur selten entsteht, inzwischen sichtbar und offensichtlich verbreitet sein müsste. Das ist es nicht. Dieses Schweigen ist das Paradoxon.

Es wird üblicherweise Fermi zugeschrieben, doch die rigorose Formulierung stammt von Michael Hart, der sie 1975 im Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society veröffentlichte. "Fact A", wie Hart es nannte, lautet schlicht: Außerirdische sind nicht hier, und waren es nie. Angesichts des Alters und der Größe der Galaxie verlangt diese Tatsache eine Erklärung.

Die Zahlen machen das Schweigen befremdlich. Die Milchstraße enthält 100 bis 200 Milliarden Sterne. Mindestens 300 Millionen von ihnen beherbergen felsige, potenziell bewohnbare Planeten in ihrer habitablen Zone, so die Schätzung aus der Kepler-Mission der NASA, veröffentlicht von Bryson et al. 2020. Viele dieser Sterne sind zwei bis drei Milliarden Jahre älter als unsere Sonne. Bei einem Prozent der Lichtgeschwindigkeit, einer Geschwindigkeit, die für plausible selbstreplizierende Sonden durchaus erreichbar wäre, könnte eine Zivilisation die gesamte Breite der Galaxie in etwa zehn Millionen Jahren durchqueren. Zehn Millionen Jahre entsprechen 0,07 % des Alters der Galaxie. Jede Zivilisation, die vor auch nur 100 Millionen Jahren zu expandieren begann, müsste inzwischen überall vertreten sein.

Ist sie nicht.

Die perverse Umkehrung

Hier liegt, was das Fermi-Paradoxon von jedem anderen Problem der Wissenschaft unterscheidet. In jedem anderen Bereich ist ein Fund eine gute Nachricht. Hier ist das Gegenteil der Fall.

Robin Hanson formalisierte dies 1998 in einem Essay als den Great Filter. Das Argument: Der Weg von leblosen chemischen Verbindungen zu einer galaxienübergreifenden Zivilisation umfasst viele Schritte, und mindestens einer davon muss nahezu unmöglich sein, andernfalls wäre die Galaxie sichtlich voll. Dieser Engpass, der Filter, liegt entweder bereits hinter uns oder noch vor uns.

Liegt der Filter hinter uns, sind wir die seltene Ausnahme. Der unwahrscheinliche Schritt lag irgendwo in unserer Geschichte: der Ursprung des Lebens aus Chemie, der Sprung von Prokaryoten zu Eukaryoten (der möglicherweise genau einmal, durch ein einziges endosymbiotisches Ereignis, geschah), Mehrzelligkeit, sexuelle Fortpflanzung, die kambrische Explosion. Jeder dieser Schritte hätte verschwindend selten sein können. Wir haben eine Lotterie gewonnen, die fast kein Planet gewinnt. Die Galaxie schweigt, weil sie größtenteils leer ist.

Liegt der Filter vor uns, befinden wir uns in tiefer Gefahr. Technologische Zivilisationen scheitern durchweg an irgendeinem Schritt zwischen dem, wo wir jetzt stehen, und dem, wo wir sein müssten, um die Galaxie zu durchqueren, nukleare Vernichtung, konstruierte Krankheitserreger, ökologischer Kollaps, ein KI-System, das uns aus der Existenz optimiert. Die Galaxie schweigt, weil sie ein Friedhof ist.

Hansons unbequemste Einsicht ist die, die jede normale wissenschaftliche Intuition umkehrt: Jeder Fund außerirdischen Lebens verschiebt den Great Filter näher an uns heran. Mikrobielle Fossilien auf dem Mars zu finden wäre eine katastrophale Nachricht. Es würde bedeuten, dass der Ursprung des Lebens häufig ist, dass der Filter nicht in unserer fernen Vergangenheit liegt. Jede Sprosse der evolutionären Leiter, die wir anderswo unabhängig entstanden finden, ist eine Sprosse, die nicht der Filter sein kann. Der Filter muss oberhalb der höchsten bestätigten Sprosse liegen. Finden wir komplexes mehrzelliges Leben andernorts, liegt der Filter bei oder über der Intelligenz. Finden wir technologische Zivilisationen, liegt er zwischen hier und den Sternen.

Ein steriles Universum ist das hoffnungsvollste Universum. Der Astronom, der seine Karriere der Suche nach Signalen am Himmel widmete, Carl Sagan, hätte dies als Umkehrung empfunden. Doch die Logik ist zwingend.

Die wichtigsten vorgeschlagenen Lösungen

Die Rare-Earth-Hypothese (Ward und Brownlee, 2000) argumentiert, dass mikrobielles Leben häufig sein mag, komplexes, intelligentes Leben jedoch außerordentlich selten ist. Die Bedingungen, die uns hervorbrachten, erforderten einen unwahrscheinlich präzisen Stapel: Position innerhalb der galaktischen habitablen Zone; ein stabiler G-Stern mittlerer Temperatur und langer Lebensdauer; ein jupitergroßer Planet, der Kometen aus dem inneren System ablenkt; ein großer Mond, der unsere Achsneigung stabilisiert; Plattentektonik, die Kohlenstoff zirkuliert und die Langzeittemperatur reguliert; eine starke Magnetosphäre; und dann eine Abfolge kontingenter evolutionärer Ereignisse, das Great Oxygenation Event, die Eukaryogenese, die kambrische Explosion, von denen keines garantiert war. Diese Hypothese verortet den Engpass in der unwahrscheinlichen Ansammlung physischer Voraussetzungen, nicht in einem künftigen zivilisatorischen Scheitern. Bakterien mögen überall sein. Wir sind es nicht.

Die Dark-Forest-Hypothese stammt aus Liu Cixins Roman von 2008 und verdient es, als ernstzunehmendes spieltheoretisches Argument betrachtet zu werden. Zwei Axiome: Überleben ist das primäre Bedürfnis jeder Zivilisation; Zivilisationen expandieren in endliche Ressourcen hinein. Über interstellare Distanzen hinweg kann keine Zivilisation die Absichten einer anderen verifizieren, und Technologiekurven können relative Machtverhältnisse innerhalb weniger Jahrzehnte umkehren. Die rationale Strategie konvergiert auf Schweigen und präventive Zerstörung jeder entdeckten Zivilisation. Das Universum ist ein dunkler Wald: jeder Jäger verborgen, jede Bewegung gefährlich.

Die Hypothese hat ein strukturelles Problem: Sie setzt universelle Defektion über alle Zivilisationen und alle Zeiten hinweg voraus. Eine einzige kooperative Zivilisation bricht das Gleichgewicht. Und die Erde sendet seit hundert Jahren Radiosignale aus, ohne einen Angriff erlitten zu haben. Als Beschreibung eines möglichen spieltheoretischen Gleichgewichts, in dem Kommunikation asymmetrisch gefährlich ist, ist sie es wert, festgehalten zu werden. Als Lösung scheitert sie am Koordinationstest.

Die statistische Auflösung des Paradoxons, veröffentlicht von Sandberg, Drexler und Ord im Jahr 2018, ist der wichtigste neuere Beitrag und der am wenigsten populär behandelte. Das Paradoxon wird üblicherweise so dargestellt: Ausgehend von den Eingabewerten der Drake-Gleichung sollten Zivilisationen häufig sein; das Schweigen ist daher merkwürdig. Doch die Drake-Gleichung wird typischerweise mit Punktschätzungen für jeden unsicheren Parameter berechnet, und diese Punktschätzungen verbergen Unsicherheiten über viele Größenordnungen hinweg. Als Sandberg et al. ehrliche Unsicherheitsverteilungen über jeden Faktor hinweg fortpflanzten, fanden sie, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Menschheit im beobachtbaren Universum vollkommen allein ist, bei etwa 30 bis 40 Prozent liegt, ganz ohne exotischen Filter. Das Schweigen ist, korrekt berechnet, eines der wahrscheinlicheren Ergebnisse unter realistischen Annahmen. Das Paradoxon könnte zum Teil ein Artefakt überzogen selbstsicherer Rechnerei sein.

Selbstzerstörung als Filter ist der unbequemste Kandidat, weil er keine Spekulation über außerirdische Biologie erfordert. Jede Art zivilisatorischen Scheiterns, die einer technologischen Spezies zur Verfügung steht, ist uns bereits sichtbar: Kernwaffen, verfügbar seit 1945, konstruierte Krankheitserreger, außer Kontrolle geratener ökologischer Wandel, KI-Systeme, die Ziele verfolgen, die mit dem Überleben der Menschheit unvereinbar sind. Das sind keine Hypothesen. Es sind offene technische Fragen, die wir gerade gleichzeitig navigieren. Ist der Filter Selbstzerstörung, scheitern Zivilisationen also durchweg in dieser Phase, beobachten wir kein Unbekanntes. Wir stehen mittendrin.

Warum wir vielleicht früh dran sind

Ein weiterer Rahmen, den es festzuhalten lohnt. Hanson, Martin, McCarter und Paulson veröffentlichten 2021 ein Modell sogenannter "grabby" Zivilisationen, Zivilisationen, die sichtbar mit etwa der halben Lichtgeschwindigkeit expandieren und dabei eine wachsende Raumsphäre erhellen. Wären solche Zivilisationen mit einiger Regelmäßigkeit in unserer Galaxie aufgetreten, wäre unser Himmel längst in ihre leuchtenden Domänen unterteilt. Ist er nicht. Das Modell, das dem beobachteten Schweigen am besten entspricht, legt nahe, dass die Menschheit in ungefähr den frühesten paar Prozent der kosmischen Zeit erscheint, in denen Beobachter wie wir entstehen können.

Dem Universum stehen noch etwa 100 Milliarden Jahre Sternentstehung bevor. Ist Leben nicht verschwindend selten, könnten wir eher die Vorfahren als die Nachfahren sein. Die zivilisatorische Geschichte der Galaxie, sofern sie eine hat, hat womöglich gerade erst begonnen.

Das ist entweder inspirierend oder beunruhigend, je nachdem, wo man den Filter verortet. Liegen die schweren Schritte größtenteils hinter uns, könnten wir die Ersten in der Galaxie sein, die Wellenfront von etwas, das schließlich das beobachtbare Universum füllen wird. Liegen die schweren Schritte vor uns, könnten wir die Ersten in der Warteschlange für eine Zerstörung sein, die mit der Zeit jede nachfolgende Zivilisation erreicht.

Das SETI-Programm läuft seit 1960. Seine gesamte Suche, über alle Jahre und alle Frequenzen hinweg, deckt im Vergleich zu Erdozeanen ungefähr einen Whirlpool im Raum möglicher Signale ab, die Schätzung stammt von Wright, Kanodia und Lubar aus dem Jahr 2018. Das Schweigen ist real, aber es ist ein Schweigen kleiner Stichproben. Wir haben sehr wenig vom Himmel, auf sehr wenige Arten, über sehr kurze Zeit geprüft.

Das Paradoxon löst sich nicht auf. Fünfundsechzig Jahre ernsthafter Suche haben kein Signal hervorgebracht, und die stärkste bestehende Auflösung, dass wir tatsächlich allein oder nahezu allein sein könnten, ist zugleich die philosophisch anspruchsvollste. Sie verlangt, gleichzeitig zwei Dinge festzuhalten: die mathematische Fastgewissheit, dass Leben anderswo existieren müsste, und die Beobachtungstatsache, dass wir keines sehen. Eine dieser beiden Prämissen muss falsch sein. Wir wissen noch nicht, welche.

Aber die ehrlichste Position, nach dem Durcharbeiten aller vorgeschlagenen Lösungen, ist diese: Ein steriles Universum ist das hoffnungsvollste Universum. Und die Frage, was Zivilisationen zerstört, bevor sie die Sterne erreichen, ist keine Frage über Außerirdische. Es ist eine Frage über uns.

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Quellen

• Hart, M. H. (1975). An Explanation for the Absence of Extraterrestrials on Earth. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 16, 128–135.
• Hanson, R. (1998). The Great Filter — Are We Almost Past It? George Mason University essay. mason.gmu.edu.
• Ward, P. D. & Brownlee, D. (2000). Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe. Copernicus / Springer-Verlag.
• Liu, Cixin (2015). The Dark Forest. Tor Books. (Trans. Joel Martinsen.)
• Sandberg, A., Drexler, E. & Ord, T. (2018). Dissolving the Fermi Paradox. Future of Humanity Institute. arXiv:1806.02404.
• Bryson, S. et al. (2020). The Occurrence of Rocky Habitable Zone Planets Around Solar-Like Stars from Kepler Data. Astronomical Journal, 161, 36.
• Wright, J. T., Kanodia, S. & Lubar, E. (2018). How Much SETI Has Been Done? Astronomical Journal, 156, 260.
• Hanson, R., Martin, D., McCarter, C. & Paulson, J. (2021). If Loud Aliens Explain Human Earliness, Quiet Aliens Are Also Rare. Astrophysical Journal, 922, 182.