'페르미의 역설'과 '어둠의 숲 가설' _ 삼체

'페르미의 역설'과 '어둠의 숲 가설' _ 삼체

 

삼체 2부 '암흑의 숲' 중에 이런 대사가 나온다.

"우주는 암흑의 숲이에요. 모든 문명이 총을 든 사냥꾼이죠. 그들이 유령처럼 숲슥을 누비고 있어요. 길을 가로막는 나뭇가지를 살며시 치우고 발소리를 최대한 줄이고 숨소리조차 낮추고.. 조심해야 해요. 숲속에 곳곳에 사냥꿈들이 숨어 있으니까요. 다른 생명을 발견하면 그게 사냥꾼이든 아니든, 천사든 악마든, 갓난아기든 꼬부랑노인이든, 소녀든 소년이든 할 수 있는 건 단 하나뿐이에요. 총을 쏴서 없애버리는 거죠. 이 숲에서 타인은 그 자체만으로 지옥이고 영원한 위협이에요. 자신의 존재를 드러내는 그 어떤 생명도 곧바로 없애버려야 해요. 이것이 우주문명이고 페르미 역설에 대한 해석이에요." 

"그런데 그 암흑의 숲에 인류라는 멍청한 아이가 있었어요. 옆에 모닥불을 피워놓고 엉엉 울며 외쳤죠. '나 여기 있어요! 나 여기 있다고요!'"

이 대사에 언급된 '페르미의 역설'과 '암흑(어둠)의 숲 가설'에 대해 좀 더 구체적으로 찾아보았다.
이들에 대해서는 저 아래에 구체적인 설명을 첨부하였다.

'페르미의 역설'은, 우주는 그 크기와 나이를 고려하면 인류와 같은 고등 문명이 당연히 더 존재할 것인데, 왜 우리를 그들을 본 적이 없다. 그래서 역설이라 한다.
(* 138억년 전 빅뱅으로 시작한 우주는 지금도 팽창하고 있어 실제 크기가 반지름 465억 광년에 달한다. 여기에는 2조개의 은하가 있는 것으로 추산한다. 그중 하나인 우리 은하에만 5000억개의 항성이 있고, 생명체가 거주 가능한 지구형 행성만 400억개라는 주장도 나온다.) 

그에 대한 한 가지 답이 '어둠의 숲 가설'이다.
어두운 숲 속에 사냥꾼들이 곳곳에 숨을 죽이고 숨어 있을 때 그들 각자에겐 어떤 생명체도 위협이 된다. 지금 당장은 그다지 위험하지 않을지 몰라도 시간(짧게 수십 억년..)이 지나면, 기술 폭발로 인해, 자신보다 더 강한 존재가 될 수 있기 때문에, 영원히 위협이 되는 것이다. 그래서 어떤 생명체든 그 존재가 확인되는 순간 없애버려야만 하는 것이 우주 문명의 운명이라는 것이다.

삼체 2부에서 '뤄지'는 이 개념에 기초하여 외계 삼체인의 지구 공격을 저지하는 전략을 세웠다.
전략의 요지는, 삼체인이 지구 침공을 감행한다면 삼체 문명과 지구의 존재를 온 우주에 알리겠다는 것이다. 그러면 우주에 널려있는 '숲 속 사냥꾼'들로부터 집중 공격을 받게 될 것이다. 물론 지구도 멸망하겠지만, 삼체도 멸망을 피할 수 없다. 삼체는 공멸보다는 공존을 선택한다.

전략 수립에 기초가 된 배경 지식에는 '어둠의 숲 가설' 외에도 다음과 같은 개념들이 있다.

1. 우주 문명에는 두 가지 공리 :

"첫째, 생존은 문명의 첫 번째 필요 조건이다.
둘째, 문명은 끊임없이 성장하고 확장되지만 우주의 물질 총량은 불변한다."

<- 이 공리는 지구에서 달아난 '우주선 지구'들이 자신의 생존과 물자 확보를 위해 서로 살육전을 벌인 것에서 증명되었다.

2. 의심의 사슬

내가 상대를 선의로 생각하더라도, 상대가 나를 어떻게 생각하는지 알 수 없다. 내가 상대를 선의로 생각하고 상대 역시 나를 선의를 생각한다는 것을 안다고 하더라도, 상대가 나의 의도를 어떻게 생각하고 있는지 알 수가 없다. 이렇듯 의심의 사슬 고리는 점점 늘어난다. 
소통이 가능하고 비슷한 문화를 가졌거나 동일한 생태계에 사는 사람들 사이에서는 의심의 사슬이 길지 않다. 혹 길어지더라도 소통을 통해 쉽게 끊을 수 있다. 그러나 우주에서는 무한히 길어지게 된다. 

3. 기술 폭발

모든 문명은 기술이 비약적으로 발전할 가능성이 있다. 인류 문명은 5천년의 역사를 가졌고 지구의 역사도 수십억 년이 되었지만, 현대 기술은 고작 300년 사이에 발전하였다.
어떤 문명이든 우리가 보기에 지금은 원시인이나 유인원 수준으로밖에 보이지 않는다 하더라도, 언제 우리를 추월하는 고급 문명을 달성할 지 알 수 없다. 우주의 시간으로 수백 년, 수천 년, 혹은 1~2억 년은 매우 짧은 시간이다.

4. 데드맨 장치(deadman device)

레이디아즈는 수성에 방대한 양의 수소폭탄을 설치해두고 삼체인의 침공이 있을 때 이를 터뜨릴 계획을 세웠다.
수성이 폭파되면 지구 등 행성들이 궤도 이탈되어 멸망되도록 하여 삼체와 협상의 도구로 삼으려 했지만, 이룰 수 없는 전략으로 무산되고 만다. 그러나 그의 '요람' 시스템은 뤄지의 전략에 영감을 주었다.

"이건 신호 발사장치요. 여기에서 발새된 신호가 수성에 도달하게 되지."
"그걸로 폭탄을 폭파시키는 겁니까?"
"정반대요. 폭파를 막는 신호오."
레이디아즈의 말에 회의장 안이 술렁였다.
"이 시스템의 코드명은 '요람'이오. 요람의 흔들림이 정지되면 아기가 잠에서 깬다는 점에서 착안한 명칭이오. 이 장치가 수성의 수소폭탄 시스템을 향해 쉬지 않고 신호를 보내 폭파를 막는 거요. 그러다 신호가 중단되면 수소폭탄이 즉시 터지는 거지."
"데드맨 장치로군. 냉전 시기에 전략 핵무기에 대한 데드맨 전략을 연구한 적은 있지만 실행에 옮기지는 않았소. 당신 같은 미치광이나 그런 걸 쓰겠지."

* 데드맨 장치 :
"열차의 안전 운행을 위한 장치의 하나. 열차를 운행하는 중에 기관사가 실신 또는 졸음 따위로 제어기에서 손이나 발을 떼면, 자동적으로 회로가 차단되면서 비상 제동(制動) 장치가 작동하여 열차가 정지하게 된다."

5. 뤄지의 요람시스템

"삼체 세계는 들어라. 이것은 생체 신호 감지기다. 이것이 송신기를 통해 요람 시스템과 연결되어 있다. .. 만약 내가 죽어 요람 시스템의 신호 전송이 끊기면 모든 원자폭탄이 동시에 터지고 원자폭탄을 감싸고 있는 기름막 물질이 태양 둘레에 3614개의 성간 먼지를 만들게 된다. 멀리서 보면 그 우주 진운에 가려진 태양이 가시광과 기타 고주파 대역에서 반짝일 것이다. .. 이것들을 모두 함치면 3차원 좌표도가 만들어지지. .. 그림은 삼체 세계와 그 주위에 있는 항성 30개의 상대 위치를 나타내고 있다. 태양이 은하계의 등재가 되어 그 저주를 발송하는 것이다. 물론 태양계와 지구의 위치도 동시에 공개되겠지."
"이제 내 심장의 박동을 정지시킬 것이다. 이 방아쇠를 당시는 동시에 나는 두 세계의 역사에 가장 큰 죄인으로 남을 것이다. 두 문명에 깊은 사과를 전한다. 하지만 후회하지 않을 것이다. 이것이 유일한 선택이기 때문이다."

뤄지는 이렇게 삼체인들을 협박하였다. 삼체 세계와 지구의 좌표를 온 우주에 공표하면, 우주 내 고등 문명들(어둠의 숲에 숨어있던 사냥꾼들)은 일제히 공격을 해올 것이다.

이에 삼체인들은 부랴부랴 협상을 시도한다.
뤄지는 삼체 함대의 방향 전환 등을 요구하면서 지구 침공을 성공적으로 막아낸다.

 

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<페르미( Fermi paradox )의 역설>

- 이탈리아의 물리학자 엔리코 페르미(Enrico Fermi, 1901∼1954)가 처음 언급

1950년 여름 로스앨러모스에서 점심 식사를 하던 엔리코 페르미, 에드워드 텔러(Edward Teller), 허버트 요크(Herbert York), 에밀 코노핀스키(Emil Konopinski) 4명의 세계적인 과학자들은 우주의 크기와 나이를 고려했을 때, 인류 문명과 같은 고등 외계 문명의 존재는 당연하다는 의견으로 모였다. 그때, 페르미가 난데없이 질문을 던졌다.

"그들은 어디에 있나? (Where are they?)"

이해하기 어려울 정도로 방대한 우주의 규모를 보자면, 인류 문명과 같이 외계 지성체가 세운 외계 문명의 존재는 너무나도 당연하다. 정말 외계인들이 존재한다면 그 중 지구 문명보다 먼저 발생해 오랜 시간 존재해 온 선구자 문명도 있을 것이고, 일부는 이미 지구에 와 있어야 한다. 그렇기 때문에 페르미는 "하지만 그 외계 문명들은 대체 모두 어디에 있(기에 보이지 않)는 건가?" 라고 질문을 던진 것이다. 이것이 바로 페르미 역설이다.

.. 즉 이런 요소들을 종합해서 생각하면, 우리는 '왜 외계인이 보이지 않느냐?'라는 페르미 역설을 제기하기에는 우주를 너무 조금밖에 조사하지 않았다는 것을 알 수 있다. 비유하자면 우리는 태평양에서 물을 한 바가지 퍼올린 후 그 안에 물고기가 보이지 않자, "설마 이 넓은 태평양에 물고기가 한 마리도 존재하지 않는 건가?"라고 고민하고 있는 셈이다.

- from 나무위키 <페르미 역설>  

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"우주는 엄청나게 넓은 곳이야. 그런 곳에 우리만 존재한다면 얼마나 심한 공간 낭비가 되겠니?"
"The Universe is pretty big place. If it's just us, seems like an awful waste of space." _ 영화 콘택트

우주는 엄청나게 넓은 곳이야. 그런 곳에 우리만 존재한다면 얼마나 심한 공간 낭비가 되겠니? "The Universe is pretty big place. If it's just us, seems like an awful waste of space." Carl Sagan.

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"두 가지 가능성이 있다. 이 우주에 우리만 존재하거나 다른 존재도 존재하나. 둘 다 끔찍한 일이다."
"Two possibilities exist: Either we are alone in the Universe or we are not. Both are equally terrifying." _  Arthur C. Clarke

 

 

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중앙일보 <우주는 이렇게 넓은데…인류가 '외계인'을 못 만나는 가설 넷>    

인류가 외계인에 관심을 갖는 이유는 우리만 존재하기에는 우주가 너무도 넓기 때문이다. 138억년 전 빅뱅으로 시작한 우주는 지금도 팽창하고 있어 실제 크기가 반지름 465억 광년에 달한다. 여기에는 2조개의 은하가 있는 것으로 추산한다. 그중 하나인 우리 은하에만 5000억개의 항성이 있고, 생명체가 거주 가능한 지구형 행성만 400억개라는 주장도 나온다. 숫자만 보면 우주에 우리만 있다고 믿기 어렵다. '코스모스'의 저자로 널리 알려진 천문학자 칼 세이건의 소설을 원작으로 한 영화 '컨택트'에는 "이 넓은 우주에 생명체가 우리뿐이라면, 얼마나 큰 공간 낭비겠니"라는 대사가 나온다.

그런데 왜 우리는 외계인을 만나지 못하는 걸까. 몇가지 가설이 있다. 
첫째는 우리만 모를 뿐이라는 '동물원 가설'이다. 고도로 발전한 외계인들은 어떤 문명이 충분히 발달할 때까지 접촉하지 않는 것이 불문율이라는 설이다. 일종의 자연보호구역 같은 개념이다. 이 가설에 따르면 인류가 항성간 우주선 같은 기술을 개발하면 외계인이 '짠' 하고 나타날지도 모른다.

광속으로 움직여도 만나기엔 너무 멀다 
둘째는 수없이 많은 외계인이 있지만, 시간과 공간의 제약 때문에 서로를 인식하지 못한다는 설이다. 우리 은하의 반지름이 10만 광년이다. 태양에서 가장 가까운 알파 센타우리도 4광년 거리다. 1광년은 약 10조km(정확히는 9조4600억km)다. 삼체인이 광속의 1%를 내는 우주선으로 센타우리에서 지구까지 오는데 400년 걸린다. 1977년 지구에 대한 정보를 담은 '골든 레코드'를 싣고 지구를 떠난 보이저 1호는 천왕성과 해왕성을 탐사한 뒤 2013년 태양계를 벗어났다. 1만6700년 후 프록시마 센타우리에 도달할 예정이다.

같은해 발사한 보이저 2호는 4만년 뒤 안드로메다에 도착할 것으로 보인다. 안드로메다인이 보이저2호를 발견한다면 우리는 대략 8만년 뒤 답장을 받을 수 있다. 아서 C. 클라크, 로버트 하인라인과 함께 SF 분야 '빅3'로 꼽히는 아이작 아시모프는 "우주는 우리 문명만 존재하기는 너무 넓다. 그리고 문명이 서로 만나기에도 너무 넓다"고 말했다.

알고 보니 지구가 초고대 문명이라니 
셋째는 외계인이 존재하지 않는다는 설이다. 고등생명체는 적절한 은하계의 적절한 위치에서, 적절한 크기의 항성 주위를, 적절한 거리로 돌고 있는 행성이어야 한다. 행성 자체의 크기도 적절하고, 궤도 역시 적절하게 안정적이어야 한다. 이처럼 수많은 희박한 조건에 적절하게 맞는 행성은 매우 드물다는 것이다. 하버드대 천체물리학자인 하워드 스미스 교수는 2011년 "우주에서 지구와 같은 행성이 유일할지도 모른다"고 주장했다. 소위 '희박한 지구 가설'이다.

인류가 우주의 초창기 문명 중 하나일 수 있다는 가설도 있다. 미 항공우주국(NASA)은 2015년 허블과 케플러 망원경으로 조사한 결과 46억년 전 태양계가 만들어졌을때 거주 가능 행성 가운데 8%만 존재했다고 발표했다. 92%는 아직 생기지도 않았다는 것이다. 생명체에게 에너지를 제공할 만한 항성이 존재 가능한 시기는 약 1조년이다. 이에 비하면 나이가 138억살인 우주는 아직 젖먹이다. 그래서 지금은 우리가 유일한 지적 존재일 수 있다. 수억년이 지난 언젠가 우주를 가득 채운 다양한 종족들이 찬란한 고대문명을 남긴 지구인의 흔적을 찾아 태양계를 방문할지도 모른다.

다들 숨어있는데 겁없이 나대는 하룻강아지 
마지막으로 넷째는 외계인은 존재하지만 다 죽거나 숨었다는 '어둠숲 가설(Dark Forest Hypothesis)'이다. 우주는 사냥꾼과 사냥꾼이 어둠 속에서 숨죽인 채 몸을 숨기고 있는 깊은 숲이나 마찬가지라는 생각이다. 호의적인지 적대적인지 알 수 없는 다른 문명의 존재를 확인하면 먼저 죽여야만 살 수 있다는 상황이라는 것이다.

선제공격을 하는데는 두 가지 이유가 있다.
첫째, 서로 간의 의사소통이나 합리적인 타협이 가능할지 확신할 수 없다. 상대가 호의적이라 해도 나의 생존에는 위협이 될 수 있다. 대항해시대 스페인 사람이 전파한 천연두 때문에 신대륙 인구의 최대 90%가 생명을 잃었다.

크리스토퍼 콜럼버스가 아메리카 대륙에 도착해 원주민들과 교역을 하는 장면을 묘사한 테오도르 디 브라이의 판화(1594년). 옥수수, 고추, 담배 등이 유럽과 아시아에 퍼지는 계기가 됐으나 천연두 등의 전염병과 가혹한 식민 통치로 6000만명에 달하던 원주민들은 500만~600만명까지 감소했다. 미국 국립의학도서관

둘째, 어마어마한 우주의 크기 때문에 놔뒀다가는 무슨 일이 벌어질지 모른다. 공격 함대를 바로 보내도 수백~수천년이 걸리는 판이다. 어물거리다 상대가 나보다 발전하면 자비를 구걸할 수밖에 없는 처지가 된다. 기술은 비약적으로 발전한다. 300만년 전 직립보행을 시작한 인류가 석기를 다룰 때까지 230만년이 걸렸다. 1만년 전부터 농사를 짓기 시작하면서 발전에 가속도가 붙어 산업혁명이 일어난지 200여년 만에 인류는 정보통신과 우주 개발 기술을 손에 넣었다. 시간이 없다. 상대가 나의 존재를 깨닫기 전에 치명적인 한방을 날려야한다.

상황이 이렇다보니 모든 종족은 꼭꼭 숨어 하늘만 노려보고 있다. 그런데 겨우 100년 전 전기와 무선통신 기술을 발견한 지구인들은 겁도 없이 전 우주에 전파를 뿌리고, 지구의 정보를 담은 탐사선을 날리고 있다. 아직 전파가 100광년밖에 퍼지지 않았지만, 조만간 어느 사냥꾼이 우리의 존재를 알아채고 함대를 보낼지도 모른다. 아니 이미 지구로 오는 중일 수도…. 소설 『삼체』는 이런 세계관을 깔고 시작한다.

 

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<어둠의 숲 가설> _ 나무위키

어둠의 숲 가설에서는, "우주의 문명들이 자신의 안위를 위해서라면 다른 문명을 기꺼이 멸망시킨다."라고 가정한다. 

"류츠신의 소설 삼체의 2부 "어둠의 숲(한국 정식발매명 암흑의 숲)"이 이 이론의 이름을 따왔고 내용도 동일하다. 소설 속에서는 우주의 자원이 유한하다는 것, 그리고 기술 폭발로 인해 다른 문명의 기술 수준이 단시간에 다른 문명을 위협할 만큼 발전할 수 있다는 두 가지를 덧붙이며 어둠의 숲 가설에 타당성을 부여했다. 그래서 작중에서는 우주는 실제로 어둠의 숲 가설과 같은 상태이며 지구의 인류 문명을 제외하고는 모두 이 사실을 알고 있는 것으로 묘사된다." 

어둠의 숲 가설(Dark Forest Hypothesis)은 페르미 역설의 한 가지 해결책으로 제시된 가설이다. 왜 인류가 외계 문명과 접촉하지 못하고 있냐는 질문에, 우주 문명간의 접촉은 필연적으로 어느 한쪽의 멸망으로 이어지게 되기 때문에 외계 문명들은 서로 다른 문명에게 발견되는 것을 극도로 꺼리며 자신의 존재를 숨기고 있기 때문이라는 답을 제시한 것.

마치 미지의 위험한 어두운 숲에 사냥꾼이 살아남기 위해 몰래 숨어 있다가 뭐가 나타나면 위협적인 존재일 수 있으니 일단 쏴죽여버리는 것처럼, 우주 문명들은 호의적인지 적대적인지도 모르는 다른 문명이 우주 어디에 있을지 모르니 최대한 그들을 피해 자신의 존재를 숨기고, 상대를 발견하면 먼저 죽여야만 살 수 있다는 상황이란 가설이다.

의외로 개념의 기초 자체는 꽤 오래전에 나온 것으로 적대적인 외계인의 위협을 상정한 SF물은 이미 수도 없이 존재해왔다. 현실에서도 파이오니어, 보이저를 비롯한 외우주 탐사선을 태양계로 내보낼 때 '굳이 외계의 침공을 부를 수 있는 우리의 위치 정보를 외부에 내보낼 필요가 있느냐'는 의견이 제시되었다. 또한 아서 C. 클라크 경은 '외계 생명체의 존재에 관하여 두 가지 가능성이 있다, 우리 말고 더 있거나, 우리뿐이거나. 그 두 가능성이 모두 끔찍하다'라는 말로 타 외계 문명에 대한 두려움을 논평한 적이 있다.