확장자팽창하는 문명끼리 우주에서 만날까?

문명이 계속 팽창하면 우주가 가득 찰까? 이 페이지는 어려운 단계, 팽창 전선의 속도, 지평선, 탐욕스러운 외계인 모형을 다룬다.

일부 문명이 영원히 확장한다면 왜 우리는 아직 보지 못했을까요? 로빈 핸슨 등이 2021년에 내놓은 모델이 특이한 답을 줍니다. 우리가 이렇게 "이른" 시기에 나타난 건, 확장하는 문명이 우주를 금방 채워서 늦게 온 쪽에는 시간이 거의 남지 않기 때문이라는 것입니다. 게임의 "확장자" 채널은 이 모델을 그림으로 만든 것입니다. 광속의 80%로 나아가는 전선이 은하수를 향해 오고 있습니다.

이 페이지는 먼저 모델이 실제로 말하는 것을 다룹니다. 그다음 전선이 왜 "빛보다 빨라" 보일 수 있는지, 경고 시간을 어떻게 계산하는지, 우주 팽창이 문명을 어떻게 고립시키는지를 다룹니다. 마지막에는 게임 시나리오의 개요가 있습니다. 분명히 해 두면, 이 모델은 가설이고 확장하는 문명이 관측된 적은 없습니다.

우리가 "너무 일찍" 나타난 이유

일찍 도착: 우주는 138억 년밖에 되지 않았지만, 작은 적색왜성은 수조 년 동안 꾸준히 빛날 수 있습니다. 생명이 어느 시대에든 나타날 수 있었다면 우리는 놀랍도록 일찍 나타난 셈입니다. 핸슨 등은 이렇게 설명합니다. 확장하는 문명이 머지않은 미래에 우주를 채울 것이라고.
어려운 단계: 지구 생명의 역사에는 극히 일어나기 어려운 단계가 몇 개 있습니다. 생명의 기원, 진핵세포, 유성생식, 다세포 동물, 지능입니다. 각각 운이 따르기를 오래 기다려야 했을 수 있습니다. 모델은 약 여섯 단계를 씁니다.
조용한 문명: 같은 모델은 확장하지 않는 "조용한 문명"이 매우 드물다는 것도 뜻합니다. 은하수에 하나라도 존재하려면, 조용한 문명이 확장하는 문명으로 바뀔 확률이 1만분의 1보다 낮아야 합니다.

모델이 그리는 우주

우주의 절반 점령: 확장하는 문명은 이미 우주 부피의 40%에서 50%를 차지하고 있을 수 있고, 각각 결국 약 10만에서 3천만 개의 은하를 지배할 것입니다. 우리는 약 2억 년에서 20억 년 뒤에 그들을 만나게 됩니다.
비눗방울 두 개: 모델은 확장자가 다른 확장자를 만나면 멈춘다고 가정합니다. 두 방울이 맞닿아, 그 사이에 거의 움직이지 않는 경계가 남습니다.
하늘의 호: 확장하는 문명의 가장자리가 하늘에서 뚜렷하지 않다면, 아주 긴 원호가 많이 발견될 수도 있습니다.
별빛 수확: 은하를 지배하는 문명은 약 10³⁷와트를 쓸 수 있으며, 카르다쇼프 3형 문명입니다. 별빛을 모으고 폐열을 내보내면, 은하는 가시광선에서 어두워지고 적외선에서 밝아집니다.

실제 근거

하늘의 호: 2021년 핸슨 등은 팽창하는 문명의 경계가 하늘에서 눈에 띄지 않더라도, 하늘을 가로지르는 아주 긴 호는 여전히 많이 찾을 수 있을지 모른다고 예측했다.
일찍 도착하다: 우주의 나이는 138억 년에 불과한데, 작은 적색 왜성은 수조 년 동안 안정적으로 빛날 수 있다. 생명이 어느 시대에든 나타날 수 있다면 우리는 이상할 만큼 일찍 나타난 셈이다. 핸슨 등의 설명은 이렇다. 팽창하는 문명이 머지않은 미래에 우주를 채울 것이고, 늦게 온 쪽에는 시간이 거의 남지 않는다.
어려운 단계: 지구의 역사에는 일어날 가능성이 아주 낮은 단계가 여럿 있었다. 생명의 기원, 진핵세포, 유성생식, 다세포 동물, 지능… 단계마다 운이 따라 줄 때까지 오래 기다려야 했을 수 있다. 핸슨 등의 모형은 여섯 단계쯤을 쓴다.
전선의 속도: 팽창이 느릴수록 도착하기 전에 관측될 가능성이 크다. 지금까지 팽창하는 문명이 관측된 적이 없다는 것은 그들의 전선이 빠르다는 뜻이다. 광속의 상당한 비율이다.
초광속의 착시: 거의 광속으로 정면에서 다가오는 것은 광속보다 빨라 보인다. 자기 빛과 거의 동시에 도착하기 때문이다. 허블 우주 망원경은 은하 M87의 제트에서 광속의 약 6배에 달하는 겉보기 운동을 측정했다.
우주의 절반을 차지하다: 핸슨 등의 모형에 따르면 팽창하는 문명은 이미 우주 부피의 40~50%를 차지하고 있을 수 있고, 각 문명이 결국 약 10만~3000만 개의 은하를 지배한다. 우리가 그들을 만나는 건 약 2억~20억 년 뒤다.
경보 시간: 전선이 D광년 거리에서 속도 v로 다가올 때, 그 빛은 전선 자체보다 D×(1/v−1)년 먼저 도착할 뿐이다. 광속의 80%라면 마지막 4분의 1 거리를 지나온 뒤에야 보인다.
조용한 문명: 같은 모형은 팽창하지 않는 “조용한 문명”이 매우 드물다는 점도 시사한다. 은하에 하나라도 존재하려면 조용한 문명이 팽창하는 문명으로 바뀔 확률이 1만 분의 1보다 낮아야 한다.
별빛 수확: 은하 하나를 지배하는 문명은 약 10³⁷와트의 전력을 쓸 수 있다. 이것이 카르다쇼프 3형이다. 별빛을 모아 폐열로 내보내면 은하는 가시광선에서 어두워지고 적외선에서 밝아진다.
두 개의 비눗방울: 핸슨 등의 모형은 확장자가 다른 확장자를 만나면 멈춘다고 가정한다. 맞붙은 두 비눗방울 사이에는 거의 움직이지 않는 경계가 생긴다.
돌아갈 수 없는 편지: 우주는 점점 더 빠르게 팽창하고 있다. 우리에게서 약 165억 광년보다 먼 곳에서 오늘 보낸 신호는 영원히 우리에게 닿지 못한다. 확장자들이 서로 멀어질수록 그들은 서로 다른 우주에 사는 셈이 된다.
당신의 전선: 광속의 99%로 가면 배에서는 1년, 바깥에서는 약 7년이 흐른다. 주 문명의 우주선이 빠를수록 전선이 도착하기 전에 더 많은 은하를 차지할 수 있다.
‘실드의 사다리’(그렉 이건, 2002), 과학: 진공 붕괴 이론은 실제 물리학이다(콜먼 1977, 콜먼과 드 루치아 1980). 실제 진공 거품은 빛에 가까운 속도로 팽창할 것이다.

게임 설정 (허구)

노드 ‘하늘의 호’: 지평선 지도 데이터에 알려진 어떤 구조에도 속하지 않는 호 하나가 있다.
노드 ‘변경의 속도’: 재 보니 광속의 80%다.
노드 ‘초광속의 착시’: 광속의 80%로 다가오는 것은 광속의 4배로 움직이는 것처럼 보인다.
노드 ‘별빛 수확’: 그들이 지나는 은하들이 바로 이렇게 보인다.
노드 ‘두 개의 비눗방울’: 그들과 다른 확장자 사이에는 이미 그런 경계가 있다.
노드 ‘당신의 변경’: 주 문명도 팽창하기 시작했다.
노드 ‘만남 이전’: 변경들이 만나기까지는 아직 수억 년이 남았다.
노드 ‘만남’: 두 변경이 우리 은하의 가장자리에서 만난다.
채널 엔딩 ‘보호구역’: 변경은 우리 은하 밖에서 멈추고 돌아갔다. 확장자의 성도에서 우리 은하는 보호구역으로 표시되어 있다. 팽창하지 않는 문명은 그냥 두고 지켜볼 만하다는 것이다. 이것이 “동물원 가설”의 한 판본이다.
채널 엔딩 ‘합병’: 두 변경이 합쳐져 지평선을 향해 계속 나아간다. 주 문명의 역사는 더 큰 문명의 역사 속 한 장이 된다.
채널 엔딩 ‘경계’: 변경은 두 비눗방울 사이의 막처럼 우리 은하 가장자리에서 멈췄다. 경계 양쪽의 별빛은 다시는 건드려지지 않는다.
소설 ‘실드의 사다리’ 줄거리: 물리 실험이 우연히 새로운 종류의 진공을 만들고, 이것이 광속의 절반 속도로 퍼지며 길목의 모든 것을 삼킨다. 2만 년 뒤에도 사람들은 맞설 방법을 찾고 있다.

게임에서 보기

확장자팽창하는 문명끼리 우주에서 만날까?

우리가 "너무 일찍" 나타난 이유

모델이 그리는 우주

전선의 속도와 짧은 경고

우주 팽창이 문명을 고립시킨다

게임 속 아이디어

관련된 소설

관련된 실제 연구

실제 근거

관련 연구

게임 설정 (허구)