페르미 역설의 7가지 답: 동물원 가설, 대여과기, 어두운 숲

페르미 역설은 두 사실이 맞지 않는다는 문제다. 은하수는 오래되고 넓어서 지적 생명이 구석구석 퍼질 시간이 충분했는데, 지금까지 확인된 외계 신호는 하나도 없다. 정설은 없다. 진지하게 다뤄지는 답은 크게 세 부류다. 지적 생명이 애초에 아주 드물다(희귀한 지구, 대여과기). 외계인은 있지만 숨거나 조용하다(동물원 가설, 어두운 숲, 여름잠 가설). 퍼지고 있지만 아직 발견하지 못했다(팽창 문명, 자기 복제 탐사선). 답마다 예측하는 현상이 달라서 원리상 검증할 수 있다. 이 가운데 다섯 가지는 게임 Cosmos Era의 문명 채널이며, 각 절에 대응하는 백과 페이지를 붙였다.

질문의 출발

1950년 여름, 엔리코 페르미는 로스앨러모스에서 동료들과 점심을 먹고 있었다. 이야기가 비행접시와 우주여행으로 흘렀고, 그는 "다들 어디 있지?"라고 물은 것으로 전해진다. 1975년 마이클 하트는 영국왕립천문학회 계간지에서, 느리게 날아도 문명은 수백만 년이면 은하수 전체에 퍼질 수 있고 은하는 100억 년 넘게 존재했다고 지적했다. 아무도 오지 않았다면 우리가 처음일 수 있다.

1980년 프랭크 티플러가 이 논증을 자기 복제 탐사선으로 확장했고, 1983년 데이비드 브린은 이 침묵에 "대침묵"이라는 이름을 붙였다. 아래 일곱 가지는 모두 이 침묵에 대한 답이다.

한눈에 보는 표

희귀한 지구

2000년 지질학자 피터 워드와 천문학자 도널드 브라운리가 《희귀한 지구》를 냈다. 미생물은 어디에나 있을 수 있지만, 동물과 지능이 나오려면 긴 조건 목록이 한꺼번에 맞아야 한다는 주장이다. 단순한 생명은 많이 찾고 대화할 이웃은 거의 못 찾을 것이라고 예측한다. 많은 외계 행성 대기에서 생명 표지가 나오는데 기술 흔적만 없다면 이 답이 힘을 얻는다. 게임에는 이 답을 위한 채널이 따로 없다.

대여과기

로빈 핸슨은 1996년 글(1998년 개정)에서, 생명 없는 화학 물질에서 은하로 퍼지는 문명까지의 길에 극히 어려운 단계가 적어도 하나 있다고 주장했다. 문제는 그 단계가 우리 뒤(예: 생명의 기원)에 있는지, 앞(예: 문명을 파괴하는 무언가)에 있는지다. 핸슨의 추론에 따르면, 화성에서 독립적으로 생긴 단순 생명이 발견되면 오히려 나쁜 소식이다. 어려운 단계가 생명의 기원이 아니라 앞에 남아 있을 가능성이 커지기 때문이다.

브린의 "대침묵"은 관측된 현상이고, 대여과기는 그에 대한 설명 하나다. 게임의 결말 침묵은 바로 이 한 쌍을 중심으로 만들었고, 관리인 페이지도 대여과기를 다룬다.

동물원 가설

1973년 존 볼이 《이카루스》에 「동물원 가설」을 발표했다. 외계 문명이 이미 곳곳에 있지만, 지구를 보호구역처럼 두고 일부러 접촉하지 않는다는 것이다. 인간에게도 비슷한 사례가 있다. 1987년 브라질은 고립 원주민 담당 부서를 만들고 적극적인 접촉을 중단했다. 그전의 접촉이 치명적인 질병을 옮기는 일이 많았기 때문이다.

예측이 난처하다. 지금은 침묵이고, 어떤 기준을 넘으면 달라질 수 있다. 반증이 거의 불가능하다는 점이 가장 큰 약점이다. 게임에서는 관리인 채널에 해당한다.

어두운 숲

이름은 류츠신의 소설 《삼체 II: 어둠의 숲》(2008)에서 왔다. 모든 문명은 총을 든 사냥꾼이고, 위치를 드러내면 총을 맞는다. 소설이지 과학적 결론이 아니다. 현실에서 이와 가까운 것은 먼저 신호를 보내도 되는가 하는 논쟁이다. 2017년 10월 "Sonar Calling GJ 273b"는 12.36광년 떨어진 뤼텐 별로 음악과 메시지를 보냈고, 2030년경 도착할 예정이지만 그것이 현명한지는 지금도 논쟁 중이다.

이 답은 조용한 하늘과 광고하는 이웃이 없음을 예측한다. 우리가 흘리는 전파가 매우 약하다는 사실과도 맞는다. 2023년의 한 시뮬레이션은 휴대전화 기지국이 우주로 새는 전파의 최대치를 약 40억 와트로 추정했지만, 그린뱅크 망원경만큼 민감한 수신기도 10광년 밖에서는 듣지 못한다. 게임의 청소부 채널이 이 발상 위에 있다.

팽창 문명 (grabby aliens)

핸슨 등은 2021년 《천체물리학 저널》에 이 모델을 발표했다. 계속 팽창하는 문명이 있다면 우주의 시간 척도로는 곧 우주를 채운다. 우주는 138억 살밖에 안 됐지만 적색왜성은 수조 년 동안 빛나므로, 지적 생명의 출현은 이상하리만큼 이르다. 모델의 설명은, 뒤에 오는 자에게 남은 시간이 얼마 없으니 우리가 일찍 나타난 것이라는 점이다.

모델의 숫자 몇 가지. 지구 생명사에서 "어려운 단계"는 약 6개. 팽창 문명은 지금 이미 우주 부피의 4050%를 차지할 수 있다. 우리가 그들을 만나는 것은 약 2억20억 년 뒤다. 하늘에 긴 호가 보이고, 은하는 가시광에서 어두워지고 적외선에서 밝아진다는 예측도 있다. 문명의 규모는 카르다쇼프 척도가 참고가 된다. 게임에서는 빛의 80% 속도로 나아가는 전선을 가진 확장자 채널이다.

여름잠 가설

2017년 안데르스 샌드버그, 스튜어트 암스트롱, 밀란 치르코비치가 여름잠 가설을 제안했다. 정보 1비트를 지울 때 나오는 열은 온도가 낮을수록 적다(랜다워, 1961). 그러니 문명은 에너지를 아껴 두고 자다가, 우주가 훨씬 차가워진 먼 미래에 쓰면 약 10³⁰배 더 많이 계산할 수 있다. 우리가 아무도 못 보는 것은 그들이 자고 있기 때문이다.

2019년 베넷, 핸슨, 리델이 반박했다. 우주 곳곳에 이미 차가운 곳이 있으니 기다릴 필요가 없다는 것이다. 예측은 지금은 아무것도 보이지 않는다는 것이다. 게임에서는 여름잠 문명이 대응한다.

자기 복제 탐사선

1960년 로널드 브레이스웰은 《네이처》에서, 전파로 별들에게 외치기보다 가까운 항성에 스스로 움직이는 탐사선을 두고 기다리게 했다가 누군가 신호를 보내기 시작하면 말을 걸러 가자고 제안했다. 티플러(1980)는 스스로 복제하는 탐사선이 은하 전체를 채울 수 있다고 덧붙였다. 1980년 NASA 여름 연구와 로버트 프레이타스는 종이 위에서 이런 공장을 설계했다. 어려운 점은 복제 오류다. 만프레트 아이겐은 1971년에 자기 복제하는 정보에는 오류율의 상한이 있음을 보였다.

검증 가능한 예측도 있다. 지구 근처의 안정된 지점을 살펴보는 것이다. 1980년 프레이타스와 발데스는 지구-달계의 L4, L5 부근을 촬영했고 스카이랩보다 큰 물체는 찾지 못했다. 게임의 침묵의 탐사선 채널은 냉장고 크기의 탐사선을 그곳에 둔다.

페르미 역설의 답이 아닌 채널

헵타포드, 솔라리스의 바다, 검은 구름은 소설에서 왔다. 허구 설정이며, 백과 페이지에 실제 과학인 부분이 표시되어 있다. 소설 속 과학 중 어느 것이 진짜인지는 SF 책장에서 볼 수 있다. 채널별 해금 조건은 문명 채널 공략에 있다.

자주 묻는 질문

페르미 역설은 해결됐나요?

아니요. 위의 답은 모두 가설이며 확인된 것은 없습니다. 현재 장비로는 검증할 수 없는 것도 있습니다.

가장 유력한 답은 무엇인가요?

결론을 내려 주는 투표는 없고, 어떤 비율을 내세우는 주장은 믿지 않는 편이 좋습니다. 문헌에서 가장 많이 논의되는 것은 희귀한 지구와 대여과기지만, 둘 다 미생물이 얼마나 흔한지 같은, 아직 모르는 사실에 달려 있습니다.

어두운 숲은 실제 과학 이론인가요?

문학적인 버전입니다. 브린은 1983년에 침묵이 가장 안전한 전략일 수 있다고 논했고, 류츠신은 2008년에 이를 인상적인 설정으로 만들었습니다. 증명도 반증도 할 수 없습니다.

대여과기와 대침묵은 어떻게 다른가요?

대침묵은 관측된 현상, 곧 확인된 신호가 없다는 사실입니다. 대여과기는 그에 대한 설명 중 하나로, 매우 어려운 단계가 문명의 확산을 막는다는 것입니다.

이 답들을 직접 해 볼 수 있나요?

네. Cosmos Era에서는 각 답이 고유한 시나리오를 가진 문명 채널이며, 실제 과학과 게임 설정은 따로 표시됩니다.