vignette|Vue d'artiste des trois étoiles de l'exoplanète HD 188753 Ab, à partir d'un hypothétique satellite de cette dernière.
Le paradoxe de Fermi est le nom donné à une série de questions que s'est posées le physicien italien Enrico Fermi en 1950, alors qu'il débattait avec des amis de la possibilité d'une vie extraterrestre et d'une visite d'extraterrestres.
Fermi, lauréat du prix Nobel de physique en 1938, et alors qu'il est impliqué dans le projet Manhattan à Los Alamos aux États-Unis, déjeune avec plusieurs de ses amis et collègues (Emil Konopinski, Edward Teller et Herbert York). Lors du repas, il en vient à demander où sont les extraterrestres, et pose le principe du paradoxe qui porte son nom. Celui-ci consiste à se demander pourquoi l'humanité n'a, jusqu'à présent, trouvé aucune trace de civilisations extraterrestres, alors que le Soleil est plus jeune que beaucoup d'étoiles situées dans notre galaxie. Selon Fermi, des civilisations plus avancées auraient dû apparaître parmi les systèmes planétaires plus âgés et laisser des traces visibles depuis la Terre, telles que des ondes radio. Le paradoxe de Fermi peut s'énoncer sous la forme d'une question :
La question de Fermi — soulevée avant lui par Constantin Tsiolkovski — est redécouverte par Carl Sagan en 1966, puis est explicitement formulée par l'ingénieur David Viewing en 1975. La même année, Michael H. Hart formule plusieurs hypothèses visant à résoudre le paradoxe, classées en quatre catégories : il se peut que la probabilité d'apparition d'une civilisation technologiquement avancée soit très faible, si bien qu'un univers de la taille du nôtre est nécessaire pour qu'elle ait une chance de se produire une fois (mais beaucoup moins probablement deux) ; il se peut que les extraterrestres existent, mais que, pour une raison ou une autre, la communication et le voyage interstellaires soient impossibles ou ne soient pas jugés souhaitables ; il se peut que la vie existe ailleurs, mais en des lieux rendant sa détection difficile — par exemple, dans des océans protégés par une couche de glace, organisée autour d'évents hydrothermaux. ; il se peut enfin que les extraterrestres existent et nous rendent visite, mais d'une manière indétectable avec les moyens techniques actuels.
Pour certains auteurs, le paradoxe n'en est pas un ; pour d'autres, il s'agit d'un dilemme ou d'un problème de logique ; pour d'autres enfin, il repose sur un anthropocentrisme, c'est-à-dire un raisonnement qui appréhende la réalité à travers la seule perspective humaine, l'étroitesse de ce raisonnement empêcherait de résoudre la question de la vie extraterrestre. La littérature spécialisée, mais aussi la science-fiction, la philosophie et la pensée religieuse, connaissent depuis une profusion d'essais explorant les solutions possibles au paradoxe. La façon de l'aborder a ainsi évolué ; des outils statistiques (comme l'équation de Drake) ont tenté de le poser sous une forme scientifique. D'autres approches (comme la théorie de l'évolution, l'écologie ou la simulation informatique) en ont élargi la base de réflexion, mais il n'y a toujours pas de consensus sur la solution du problème.
vignette|redresse|Une représentation graphique en fausses couleurs du message d'Arecibo, première tentative humaine pour communiquer avec des civilisations extraterrestres.
Histoire d'une interrogation La discussion de l'été 1950 vignette|redresse|gauche|Enrico Fermi dans les années 1940.
Peu de temps avant le début de la Seconde Guerre mondiale, Enrico Fermi émigre aux États-Unis. Le , avec toute sa famille, il s'installe à New York. Il enseigne à l'université Columbia avec son collègue Leó Szilárd. Les deux hommes travaillent ensuite ensemble à l'université de Chicago à l'élaboration d'une pile atomique, le premier réacteur nucléaire. Le est obtenue la première réaction en chaîne contrôlée de fission. Fermi travaille ensuite au Laboratoire national de Los Alamos jusqu'à la fin de la Seconde Guerre mondiale, au sein du projet Manhattan. Par la suite, en 1945, il est fait citoyen des États-Unis, en récompense de ses travaux sur la bombe A...
est la question que se pose Fermi lors de l'été 1950, dans la cafétéria du Laboratoire national de Los Alamos, au cours d'une conversation informelle avec ses trois collègues. Le déroulement de la conversation varie cependant selon les souvenirs de chaque témoin, l'échange entre Fermi et trois de ses collègues (Edward Teller, Emil Konopinski et Herbert York) n'ayant pas fait l'objet d'une consignation par écrit. Selon Carl Sagan, la conversation aurait été apocryphe., mais l'enquête d'Eric M. Jones, en 1985, suggère qu'elle a bien eu lieu. Les témoignages des personnes présentes, ainsi que ceux des trois scientifiques participant au débat, constituent toutefois l'unique source d'information à ce propos. Fermi ne semble pas s'être prononcé par la suite sur cette question. Jones a recueilli le contexte de cet événement, contactant les collègues de Fermi par courrier, mais aussi tous ceux qui auraient pu être présents à ce moment-là, à la , la cafétéria du personnel où se serait déroulée la discussion. Hans Mark constitue son témoin direct le plus fiable, même s'il n'a pas participé à l'échange.. Herbert York atteste que l'échange a eu lieu lors de l'été 1950, en tous les cas après la publication d'un certain dessin d'Alan Dunn, le .
vignette|redresse|Edward Teller en 1958.
Emil Konopinski, contacté par Jones, est celui qui se souvient le plus clairement de la discussion ; il explique se rappeler que l'échange, à la , avait trait aux extraterrestres. Le physicien italien commente alors un dessin humoristique paru dans le New Yorker du , dans lequel le dessinateur, Alan Dunn, pour expliquer de mystérieux vols d'objets qui venaient d'être rapportés à New York, et la disparition concomitante de poubelles domestiques, représentait sur leur planète des extraterrestres tirant hors d'une soucoupe volante les poubelles terriennes. Il s'ensuit une discussion passionnée entre les hommes présents à cette table quant à la possibilité de l'existence d'une vie extraterrestre, et aux preuves susceptibles de nous en parvenir.. Konopinski ajoute que c'est à partir de ce dessin que la discussion a pris une tournure plus sérieuse.. Fermi aurait demandé : . Selon Konopinski, sa question était plutôt formulée ainsi : . (« Ne vous demandez-vous jamais où est tout le monde ? »). Selon lui, trois types de preuves existent : l'observation de sondes, de vaisseaux ou de transmissions radios ; or aucune n'a été détectée par l'humanité via des procédés scientifiques rigoureux. Le paradoxe est donc celui-là : si l'on postule l'existence d'une vie extraterrestre, celle-ci aurait déjà dû se manifester, pourtant nous n'en observons aucune trace irréfutable. Selon le conférencier Michael Michaud, le développement de Fermi est une version précoce et informelle de l'équation de Drake., venue le préciser quelques années après.
gauche|vignette|redresse|Herbert York en 1957.
Pour Edward Teller, le souvenir de l'échange est plus flou ; il se rappelle que la discussion a eu lieu peu de temps après la fin de la guerre, lors d'une visite de Fermi au Laboratoire national de Los Alamos, certainement pendant l'été. Le scientifique ne se souvient pas du point de départ de la discussion, à savoir — selon Konopinski — le dessin d'Alan Dunn. Teller indique même que la discussion n'avait initialement rien à voir au début avec l'astronomie, et était plutôt terre-à-terre. Après quelques échanges, Fermi en est venu à lancer : ().. Tous ses convives auraient alors éclaté de rire, du fait même que la question, en dépit de son caractère surprenant, a été comprise par chacun comme se référant à la question de la vie extraterrestre ; puis la discussion a continué sur ce sujet.. Il se rappelle en revanche avec certitude que Fermi a abordé la question de la vie extraterrestre, en proposant des chiffres et des statistiques. Teller avance que les personnes présentes étaient au nombre de huit, ce que ne confirment pas du tout Konopinski et York, qui n'en mentionnent que quatre, eux-mêmes inclus..
vignette|Le Laboratoire de recherche de Los Alamos, en 1995.
Pour Herbert York, la discussion a commencé à partir du dessin de Dunn, puis Fermi en a mené le déroulement. Le scientifique italien était, selon York, très () : il se lançait dans de nombreux calculs de probabilités concernant tous les facteurs permettant l'apparition de la vie intelligente dans l'Univers. Fermi évoque la probabilité d'existence de planètes semblables à la Terre, celle concernant la genèse de la vie sur une planète favorable, le temps nécessaire à l'apparition d'une civilisation hautement avancée, etc. Fermi aurait ensuite examiné le cas d'une civilisation intéressée par la conquête de la Galaxie (quels que soient ses buts) et dotée de moyens techniques raisonnables, à la portée de la civilisation humaine de l'époque, maîtrisant notamment le voyage interstellaire, et ce même à une vitesse nettement inférieure à la vitesse de la lumière. Selon son argumentation, une telle civilisation serait capable de coloniser une nouvelle planète pour la transformer en nouvelle base de départ, chaque cycle nécessitant quelques centaines ou milliers d'années, et permettant d'avancer, par bonds successifs, plus loin dans l'espace de quelques dizaines d'années-lumière. Sachant que la Voie lactée a un rayon d'environ , une vitesse globale du front de colonisation de 1 % de la vitesse de la lumière suffit à la coloniser entièrement en quelques millions d'années, ce qui est très peu par rapport à l'âge de la Galaxie et au temps qu'il a fallu à la vie terrestre pour évoluer jusqu'à la civilisation humaine actuelle. Il conclut en posant les prémisses du paradoxe qui porte désormais son nom : si des civilisations extraterrestres existent, la logique serait que ce phénomène se soit déjà produit, et même de nombreuses fois ; par conséquent, sur la base de ses calculs, la Terre aurait déjà dû être visitée il y a longtemps, et même plusieurs fois depuis.
La redécouverte : Sagan et Hart vignette|redresse|L'astronome Carl Sagan.
Cette interrogation et l'entretien informel qui s'ensuivit entre Fermi et Carl Sagan, ne sont mentionnés qu'en 1966 dans un court article de ce dernier. Il y défend l'idée qu'une civilisation assez ancienne peut en venir à coloniser la Galaxie entière, en dépit de sa taille ()... Le paradoxe de Fermi tombe ensuite dans l'oubli. Deux auteurs vont le redécouvrir en 1975. Dans le , l'astrophysicien Michael H. Hart énumère les arguments de Fermi. Il dénombre quatre catégories de solutions possibles : les explications physiques, les explications sociologiques, les explications temporelles, et enfin celles niant l'existence extraterrestre. Il soutient que le voyage interstellaire est possible pour une civilisation technologiquement avancée et que sa migration doit gagner toute la galaxie en quelques millions d'années. Ce laps de temps étant faible comparé à l'âge de la Voie lactée, Hart conclut que le fait que la Terre n'ait pas été colonisée signifie qu'il n'y a aucune civilisation extraterrestre.. La même année, David Viewing formule quant à lui explicitement le paradoxe et propose une réponse semblable à celle de Hart : les civilisations extraterrestres n'existent pas ; son article est le premier à se référer à Fermi et à sa question.