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페르미 역설

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목차

1. 개요

페르미 역설은 우주에 지적 생명체가 존재할 가능성이 높은데도 불구하고, 왜 아직까지 그 어떤 증거도 발견되지 않는지에 대한 모순을 제기하는 문제이다. 1950년 엔리코 페르미가 제기한 이 질문은, 우주의 나이와 별의 수를 고려할 때 외계인이 지구에 도달했어야 한다는 생각과, 실제로 외계인의 증거가 전혀 없다는 현실 사이의 간극을 보여준다. 페르미 역설은 드레이크 방정식, 그레이트 필터와 같은 개념과 연관되어, 지적 생명체의 존재 가능성과 진화 과정, 그리고 우주에서의 생존에 대한 다양한 가설을 제시한다. 이러한 가설들은 외계 생명체의 희귀성, 기술 발전의 한계, 자멸 가능성, 다른 문명과의 접촉 회피, 또는 관찰의 어려움 등 다양한 요인들을 제시하며, 페르미 역설은 천문학, 생물학, 철학 등 다양한 분야에 걸쳐 학제적인 연구를 촉진하고 있다.

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페르미 역설
페르미 역설
개요외계 문명의 존재 가능성은 높은데, 왜 우리는 그들을 찾지 못했는가?
관련 분야SETI, 우주론, 정보 이론, 확률, 철학
내용
기본 전제광대한 우주와 시간 속에서 지구와 유사한 행성이 무수히 많을 것이다.
일부 행성에서는 지적 생명체가 발생하여 문명을 건설하고 기술 발전을 이룰 것이다.
기술 문명은 우주 탐험을 통해 다른 행성으로 확장될 가능성이 높다.
역설의 핵심위 전제들이 모두 참이라면, 왜 우리는 외계 문명의 흔적을 발견하지 못했는가?
가능한 설명
우리은하 내 문명 부족지구는 매우 드문 행성이다.
생명의 기원은 매우 드물다.
지적 생명체의 진화는 매우 드물다.
기술 문명의 수명은 매우 짧다.
관측의 어려움외계 문명은 존재하지만, 너무 멀리 떨어져 있다.
외계 문명의 통신 방식이 우리가 모르는 형태이다.
외계 문명은 우리에게 모습을 드러내고 싶어하지 않는다.
문명 단계모든 문명은 특정 단계를 거치면서 자멸한다.
높은 수준의 문명은 우리와 접촉하지 않는 것을 선택한다.
이미 우리 은하는 고도로 발달한 문명에 의해 관리되고 있다.
같이 보기
관련 개념드레이크 방정식
희귀한 지구 가설
대여과기
조화 진동자 포텐셜
카르다쇼프 척도
베르트 효과
나 홀로 숲 이론
동물원 가설
인간 원리
침묵의 대가
우주적 공포
우주적 고독
비밀 유지의 패러독스

2. 역사

페르미 역설은 우주의 나이가 오래되었고 수많은 항성이 존재함에도 불구하고, 왜 인류가 아직 외계 생명체의 증거를 발견하지 못했는가에 대한 의문에서 시작되었다. 엔리코 페르미는 1950년 동료들과의 대화 중 "그러면 그들은 어디에 있는가?"라는 질문을 던진 것으로 알려져 있다.[22] 그는 지구와 유사한 환경을 가진 행성이 우주에 흔하다면, 지적 생명체 역시 널리 퍼져 있어야 하며 그중 일부는 이미 지구에 도달했어야 한다고 생각했다.

이러한 종류의 문제 제기는 페르미가 처음은 아니었다. 콘스탄틴 치올콥스키는 1933년 미발표 원고에서 외계 문명이 존재한다면 지구를 방문했거나 흔적을 남겼어야 한다고 언급하며 비슷한 문제를 암시한 바 있다.[14][188] 페르미는 이 문제를 '외계인의 존재 가능성'이라는 핵심 질문으로 단순화했다는 특징이 있다.

1975년 마이클 H. 하트는 이 문제에 대한 상세한 연구를 발표하며, 만약 지적 외계인이 존재하고 우주 여행이 가능하다면, 은하는 지구의 나이보다 훨씬 짧은 시간 안에 식민지화될 수 있었을 것이라고 주장했다.[12][16][17] 그러나 외계 문명이 지구에 왔다는 관찰 가능한 증거가 없다는 사실("사실 A")[17]을 지적하였고, 이 연구 이후 이 문제는 종종 '페르미-하트의 역설'이라고도 불린다.

페르미의 질문과 관련된 다른 표현으로는 Great Silence|대침묵영어[18][19][20][21]이나 silentium universi|우주의 침묵la[21] 등이 있으며, 이는 주로 인류가 다른 문명의 증거를 관측하지 못하는 측면을 가리킨다.

2. 1. 초기 논의

엔리코 페르미


로스앨러모스 국립 연구소, 뉴멕시코주 로스앨러모스, 미국


페르미는 당시 여겨졌던 우주의 나이와 방대한 항성 수를 고려할 때, 지구와 유사한 행성이 보편적으로 존재한다면 외계 생명체 역시 우주에 널리 퍼져 있어야 하며, 그중 일부는 이미 지구에 도달했어야 한다고 생각했다. 1950년 여름, 미국 뉴멕시코주의 로스앨러모스 국립 연구소에서 동료 에밀 코노핀스키, 에드워드 텔러, 허버트 요크와 점심 식사를 하던 중 이와 관련된 논의가 나오자, "그러면 그들은 어디에 있는가?"[22] (혹은 "모두 어디 갔지?", "모두 어디 있는지 궁금하지 않소?" 등[22]) 라는 질문을 던진 것으로 알려져 있다. 텔러에 따르면, 페르미의 질문이 갑작스러웠음에도 불구하고 대화에 참여한 모든 사람이 즉시 그가 외계 생명체에 대해 이야기하고 있음을 알아차렸다고 한다.[22]

요크는 1984년 당시를 회상하며 페르미가 지구형 행성의 존재 확률, 생명체 발생 확률, 지적 생명체 및 기술 문명 발생 확률 등을 계산한 뒤, 이를 바탕으로 인류가 이미 오래전에 여러 차례 외계 문명의 방문을 받았어야 했다고 결론 내렸다고 적었다.[22] 반면 텔러는 당시 대화에서 외계 문명까지의 거리가 매우 멀 수 있다는 점 외에는 특별한 결론이 나지 않았다고 기억했다.[22]

이러한 종류의 문제 제기는 페르미가 처음은 아니었다. 그보다 앞서 콘스탄틴 치올콥스키가 1933년에 발표하지 않은 원고에서 유사한 의문을 제기한 바 있다.[14][188] 치올콥스키는 "사람들이 우주 행성에 지적 존재가 있다는 것을 부정한다"고 언급하며, 그 이유로 만약 외계 문명이 존재한다면 이미 지구를 방문했거나[188] 존재의 신호를 보냈을 것이라고[14] 생각했다. 하지만 치올콥스키 자신은 외계 생명체와 우주 여행의 가능성을 믿었기 때문에, 외계인의 부재는 그에게 역설이었다. 그는 인류가 아직 외계 문명과 접촉할 준비가 되지 않았다는 동물원 가설과 유사한 설명을 제시하기도 했다.[15]

1975년 마이클 H. 하트는 이 역설에 대한 상세한 연구를 발표하며 문제를 더욱 체계화했다.[12][16][17] 하트는 지적 외계인이 존재하고 우주 여행이 가능하다면, 은하는 지구의 나이보다 훨씬 짧은 시간 안에 식민지화될 수 있다고 주장했다. 그러나 외계인이 지구에 왔다는 관찰 가능한 증거가 없다는 점을 지적하며 이를 "사실 A"라고 명명했다.[17] 이 연구 이후 이 문제는 종종 '''페르미-하트의 역설'''이라고도 불린다.

페르미의 질문과 밀접하게 관련된 다른 표현으로는 대침묵(Great Silence)[18][19][20][21]이나 silentium universila[21] (라틴어로 '우주의 침묵') 등이 있으며, 이는 주로 인류가 다른 문명의 증거를 관측하지 못하는 측면을 가리킨다.

페르미가 질문을 던졌던 1950년의 대화 내용은 수십 년 후인 1984년, 로스앨러모스의 에릭 존스가 당시 생존해 있던 텔러, 요크, 코노핀스키에게 편지를 보내 주고받은 내용을 바탕으로 재구성되었다.[22][24] 존스는 코노핀스키가 식별한 당시 만화를 통해 대화 시점을 1950년 여름으로 특정하는 데 도움을 받았다.[22]

2. 2. 페르미의 질문과 관련된 용어

엔리코 페르미(1901–1954)


1950년 여름, 미국 뉴멕시코주의 로스앨러모스 국립 연구소에서 엔리코 페르미는 동료 에밀 코노핀스키, 에드워드 텔러, 허버트 요크와 점심 식사를 하던 중 외계 문명의 존재 가능성에 대한 논의가 나오자 "그러면 그들은 어디에 있는가?"(Where are they?영어)라는 질문을 던진 것으로 알려져 있다.[22][23] 텔러, 요크, 코노핀스키의 회고에 따르면 페르미의 정확한 질문은 "모두 어디 갔지?", "모두 어디 있는지 궁금하지 않소?", "그런데 모두 어디 있는 거지?" 등으로 약간씩 다르게 기억되지만, 그 자리에 있던 모두가 즉시 페르미가 외계 생명체에 대해 이야기하고 있음을 이해했다고 한다.[22] 요크는 페르미가 지구형 행성의 존재 확률, 생명체 발생 확률, 지적 생명체 및 기술 문명 발생 확률 등을 계산한 뒤, 이를 바탕으로 인류가 이미 오래전에 여러 차례 외계 문명의 방문을 받았어야 했다고 결론 내렸다고 회상했다.[22]

이러한 종류의 문제 제기는 페르미가 처음은 아니었다. 1933년 콘스탄틴 치올콥스키는 미공개 원고에서 "사람들은 우주 행성에 지적 존재의 존재를 부정한다"고 언급하며, 그 이유로 만약 그러한 존재가 있다면 지구를 방문했거나 존재의 신호를 보냈을 것이기 때문이라고 설명했다.[14][188] 치올콥스키는 외계 생명체와 우주 여행의 가능성을 믿었기에 증거 부재가 역설적이라고 생각했고, 인류가 아직 외계 문명과 접촉할 준비가 되지 않았다는 동물원 가설과 유사한 설명을 제시했다.[15] 페르미는 이 문제를 '외계인의 존재 가능성'이라는 핵심 질문으로 단순화했다는 점에서 특징적이다.

1975년 마이클 H. 하트는 이 문제에 대한 상세한 연구를 발표하며, 만약 지적 외계인이 존재하고 우주 여행이 가능하다면, 은하는 지구의 나이보다 훨씬 짧은 시간에 식민지화될 수 있었을 것이라고 주장했다.[12][16][17] 그러나 외계 문명이 지구에 왔다는 관찰 가능한 증거가 없다는 사실("사실 A")[17]을 지적하며, 이 문제는 이후 '페르미-하트의 역설'이라고도 불리게 되었다.

페르미의 질문과 관련된 다른 용어로는 침묵의 시대(Great Silence영어)[18][19][20][21]와 silentium universila (라틴어로 "우주의 침묵")[21]가 있다. 이 용어들은 페르미 역설의 핵심 요소 중 하나인, 인류가 외계 문명의 존재 증거를 관측하지 못하고 있다는 사실 자체를 가리킨다.

3. 드레이크 방정식과 그레이트 필터

페르미 역설을 설명하려는 여러 가설 중 드레이크 방정식과 그레이트 필터는 중요한 개념으로 다뤄진다.

드레이크 방정식은 우리은하 내에서 인류와 교신할 수 있는 지적인 외계 문명의 수를 추정하기 위한 확률적 접근 방법이다.[193][194] 이 방정식은 외계 문명의 존재 가능성에 영향을 미치는 여러 요소를 고려하지만, 각 요소의 값을 정확히 알기 어려워 다양한 결과가 도출된다.

그레이트 필터는 로빈 핸슨이 제안한 개념으로, 생명체가 탄생하여 항성 간 문명으로 발전하는 과정에 넘기 매우 어려운 단계, 즉 '필터'가 존재한다는 가설이다.[196] 이 필터가 생명 탄생 자체에 있는지, 지능의 발달에 있는지, 혹은 문명의 지속 가능성에 있는지에 따라 외계 문명의 존재 가능성에 대한 설명이 달라진다.

3. 1. 드레이크 방정식

드레이크 방정식의 이론과 원리는 페르미 역설과 밀접한 관련이 있다.[31][193][194] 이 방정식은 외계 생명체의 존재와 관련된 여러 확률적 요소를 체계적으로 평가하기 위해 1961년 프랭크 드레이크(Frank Drake)에 의해 고안되었다. 방정식은 우리 은하 내에서 인류와 교신할 가능성이 있는 지적인 외계 문명의 수를 추산하는 확률적 방정식이다.[193][194]

방정식은 다음과 같이 표현된다.

:N = R_* \cdot f_\mathrm{p} \cdot n_\mathrm{e} \cdot f_\mathrm{l} \cdot f_\mathrm{i} \cdot f_\mathrm{c} \cdot L

여기서 각 변수는 다음을 의미한다.

  • N: 우리 은하 내에서 탐지 가능한 신호를 보낼 수 있는 기술 수준에 도달한 문명의 수
  • R_*: 우리 은하에서 항성이 형성되는 평균 속도
  • f_p: 행성계를 가진 항성의 비율
  • n_e: 항성계당 생명체가 살기에 적합한 환경을 가진 행성의 평균 수 (골디락스 존)
  • f_l: 생명체가 살기에 적합한 행성에서 실제로 생명체가 발생할 확률
  • f_i: 생명체가 발생한 행성에서 지적인 생명체가 나타날 확률
  • f_c: 지적인 생명체가 탐지 가능한 신호를 우주로 방출하는 기술 문명으로 발전할 확률
  • L: 기술 문명이 탐지 가능한 신호를 우주로 방출하는 평균 기간


드레이크 방정식의 근본적인 한계는 마지막 네 개의 변수(f_l, f_i, f_c, L)의 값을 정확히 알 수 없다는 점이다. 이 변수들은 현재 과학 지식으로는 추정하기 어렵기 때문에 통계적인 결론을 내리기가 불가능하다.[32]

이러한 불확실성 때문에 드레이크 방정식은 매우 다른 결과를 도출하는 데 사용되었다. 외계 지적 생명체 탐사(SETI)에 관한 첫 번째 과학 회의(1961년)에서는 프랭크 드레이크와 칼 세이건(Carl Sagan)을 포함한 참석자들이 우리 은하 내 문명의 수를 약 1,000개에서 1억 개 사이로 낙관적으로 추정했다.[33][195] 반면, 프랭크 J. 티플러(Frank J. Tipler)와 존 D. 배로우(John D. Barrow)와 같은 학자들은 비관적인 값을 적용하여 은하계 내 평균 문명 수가 1개 미만일 것이라고 주장했다.[34]

드레이크 방정식을 이용한 논의는 종종 과신 효과의 오류를 범하기 쉽다. 이는 생명의 기원과 같이 아직 그 메커니즘이 완전히 밝혀지지 않은 사건의 발생 확률에 대해 특정 수치를 가정하기 때문이다. 현재 이 변수들에 대한 추정치는 수백 자릿수(order of magnitude) 이상 차이가 날 정도로 매우 다양하다.[195] 이러한 불확실성을 고려한 안데르스 상드베리(Anders Sandberg), 에릭 드렉슬러(Eric Drexler), 토비 오드(Toby Ord) 등의 분석은 관측 가능한 우주에 인류 외의 다른 지적 생명체가 존재하지 않을 상당한 사전 확률이 있음을 시사하기도 한다.[35]

3. 2. 그레이트 필터

로빈 핸슨(Robin Hanson)이 주장한 그레이트 필터(Great Filter) 개념은 생명체가 무생물에서 시작하여 우주로 확장할 수 있는 첨단 문명으로 진화하는 과정에서 넘기 매우 어려운, 즉 확률이 극히 낮은 자연적인 장벽이나 단계를 의미한다.[196] 이 필터 때문에 우주에 지적 생명체가 흔하지 않을 수 있다는 설명이다.

가장 일반적으로 거론되는 그레이트 필터 후보는 생물 발생(abiogenesis) 과정이다. 이는 무작위적인 화학 반응을 통해 생명의 기본 단위인 최초의 자기 복제 분자가 형성되는 단계로, 그 복잡성 때문에 발생 확률이 매우 낮을 것으로 추정된다.

우주생물학자 더크 슐제-마쿠흐(Dirk Schulze-Makuch)와 윌리엄 베인스(William Bains)는 지구 생명체의 진화 역사를 수렴 진화 등의 관점에서 검토하였다. 그들은 산소 광합성, 진핵 세포의 등장, 다세포성의 발달, 도구를 사용하는 지능의 출현과 같은 주요 진화적 단계들은 충분한 시간과 적합한 환경이 주어진다면 지구와 유사한 행성에서 발생할 가능성이 높다고 보았다. 따라서 이들은 그레이트 필터가 생물 발생 단계에 있거나, 혹은 기술을 가진 인간 수준의 지능이 등장하는 단계, 또는 문명이 스스로를 파괴(자멸)하거나 자원 부족 등의 문제로 인해 다른 세계로 퍼져나가지 못하는 단계에 있을 수 있다고 주장했다.[197]

3. 3. 탐욕적 외계인 가설

2021년, 로빈 핸슨은 '탐욕적 외계인'(Grabby aliens|그래비 에일리언스eng)이라는 개념을 소개했다.[40][41] 이 가설은 외계 문명을 세 가지 유형으로 구분한다. 첫째, '시끄러운'(loud|라우드eng) 외계인은 우주 식민지화를 통해 빠르게 팽창하여 우주 전체에서 쉽게 감지될 수 있고 존속하는 유형이다. 둘째, '조용한'(quiet|콰이어트eng) 외계인은 감지하기 어렵거나 불가능하며 결국 사라지는 유형이다. 셋째, '탐욕스러운'(grabby|그래비eng) 외계인은 자신들의 세력권 내에서 다른 문명의 등장을 막으며, 그 세력권은 빛의 속도에 가깝게 팽창한다.

핸슨 등은 관측 결과 '시끄러운' 문명이 드물다면, '조용한' 문명 또한 드물 가능성이 높다고 주장한다. 이들의 논문에 따르면, 만약 '시끄러운' 외계인이 존재했다면 천문학자들에게 이미 관찰되었을 것이므로, 인류의 현재 기술 발전 단계는 우주 지적 생명체의 잠재적 타임라인에서 비교적 초기 단계에 해당한다고 볼 수 있다.[40][41]

이보다 앞서 2013년, 앤더스 샌드버그와 스튜어트 암스트롱은 지적 생명체가 은하간 이동으로 퍼져나갈 가능성과 이것이 페르미 역설에 미치는 영향을 연구했다. 그들의 연구는 충분한 에너지가 있다면 지적 문명이 수백만 년 안에 우리은하 전체를 식민지화하고, 우주론적으로 짧은 시간 안에 인접 은하로 퍼져나갈 수 있음을 시사한다. 또한, 은하 간 식민지화가 단일 행성계의 자원만으로도 가능하며, 그 난이도가 항성 간 식민지화와 비슷할 수 있다고 보았다. 이는 페르미 역설이 기존에 생각했던 것보다 훨씬 더 설명하기 어려운 문제임을 의미한다.[42]

4. 경험적 증거

페르미 역설은 경험적 증거에 기반한 두 가지 핵심 주장을 포함한다. 첫째는 우주에 잠재적으로 생명체가 살 수 있는 행성이 매우 많다는 것이고, 둘째는 그럼에도 불구하고 인류는 아직 외계 생명체의 존재를 뒷받침하는 어떠한 증거도 발견하지 못했다는 점이다.[43]

과거 페르미 시대에는 적합한 행성이 많다는 주장이 추정에 불과했지만, 오늘날에는 외계 행성 탐사 기술의 발달로 외계 행성이 우주에 흔하게 존재한다는 사실이 밝혀졌다. 현재 과학 모델들은 우리은하 내에만도 수십억 개에 달하는 거주 가능한 행성이 존재할 것으로 예측하고 있다.[43] 이는 페르미 역설의 첫 번째 주장을 강력하게 뒷받침하는 경험적 증거이다.

역설의 두 번째 핵심 주장, 즉 외계 생명체의 증거가 없다는 점 역시 활발한 과학 연구의 대상이다. 과학자들은 단순히 생명체의 존재 가능성을 넘어 지적 생명체를 찾기 위한 노력을 기울이고 있다.[44] 이러한 외계 지적 생명체 탐사(SETI)는 1960년대부터 시작되어 현재까지 다양한 방식으로 진행 중이다.[45]

때때로 천문학자들은 외계 지적 생명체의 활동으로 가정하지 않고서는 즉시 설명하기 어려운 현상을 관측하기도 한다. 대표적인 예로 1967년 처음 발견된 펄서(PSR B1919+21)가 있다. 극도로 규칙적인 신호 때문에 초기에는 작은 녹색 외계인(LGM)이라는 별칭으로 불리기도 했다.[46] 하지만 이후 모든 사례에서 지적 생명체의 개입 없이 자연 현상으로 설명 가능한 원인이 밝혀졌다.[47] 그럼에도 불구하고 외계 문명의 테크노시그니처를 발견할 가능성은 여전히 남아 있다.[48] 예를 들어, 대규모 소행성 채굴 활동이 별 주위 잔해 원반의 형태를 바꾸거나[49], 별을 이용한 핵 폐기물 처리 과정에서 특정 스펙트럼 선이 방출될 가능성 등이 제기되었다.[50]

4. 1. 전파 방출 탐색

전파 망원경은 종종 SETI 프로젝트에서 사용된다.


전파 기술과 전파 망원경을 건설하는 능력은 기술 문명이 자연스럽게 발전하는 과정에서 나타나는 것으로 추정된다.[52] 이러한 기술은 이론적으로 항성 간 거리에서도 감지할 수 있는 효과, 즉 테크노시그니처를 만들어낸다.[51] 우주에서 자연적이지 않은 전파 방출을 주의 깊게 탐색하면 외계 문명의 존재를 감지할 수 있다.

예를 들어, 태양계를 관찰하는 민감한 외계 관측자는 지구의 텔레비전 및 통신 방송으로 인해 G2 유형의 별(태양) 주변에서 비정상적으로 강한 전파를 감지할 수 있을 것이다. 명백한 자연적 원인이 없다면, 외계 관측자는 지구에 문명이 존재한다고 추론할 수 있다. 이러한 신호는 문명의 '우연한' 부산물(누설 전파)일 수도 있고, 아레시보 메시지와 같이 의도적인 통신 시도일 수도 있다. 의도적인 신호(비콘)와 달리 이러한 '누설' 신호를 외계 문명이 감지할 수 있을지는 불분명하다. 현재 지구에서 가장 민감한 전파 망원경조차도 1ly 미만의 거리에서 약한 비지향성 전파 신호(예: 광대역 통신)를 감지하기는 어렵다.[53] 하지만 다른 문명은 이론적으로 훨씬 더 발전된 장비를 갖추고 있을 수 있다.[54][55]

많은 천문학자와 천문대가 이러한 증거를 찾기 위해 노력해 왔고, 현재도 시도하고 있다. 이러한 노력은 주로 SETI 연구소나 브레이크스루 리슨과 같은 SETI(Search for Extra-Terrestrial Intelligence) 관련 기관을 통해 이루어진다. 수십 년간의 SETI 분석에도 불구하고, 아직까지 비정상적으로 밝거나 의미 있는 패턴을 가진 반복적인 전파 방출은 발견되지 않았다.[56]

4. 2. 행성 직접 관측

페르미 역설의 경험적 근거 중 하나는 잠재적으로 거주 가능한 행성이 많이 존재한다는 점이다. 과거에는 이것이 추정이었지만, 현재는 외계 행성이 흔하다는 관측 결과로 뒷받침되고 있다. 현재 모델에 따르면 우리 은하에는 수십억 개의 거주 가능한 행성이 있을 것으로 예측된다.[43]

외계 행성 탐지와 분류는 천문학에서 매우 활발하게 연구되는 분야이다. 별의 생명 가능 구역 내에서 발견된 첫 지구형 행성 후보는 2007년에 보고되었다.[57] 외계 행성 탐지 방법 개선 및 케플러와 TESS 미션과 같은 우주 기반의 기존 방법 사용은 지구 크기의 행성을 탐지하고 특성화하여 별의 생명 가능 구역 내에 있는지 여부를 결정하기 시작했다. 이러한 관측 개선을 통해 잠재적으로 생명 가능한 세계가 얼마나 흔한지 더 잘 추정할 수 있다.[58]

4. 3. 성간 탐사선에 대한 추측

하트-티플러 추측은 대우의 한 형태로, 성간 탐사선이 감지되지 않았기 때문에 우주에는 다른 지적 생명체가 없을 것이라고 주장한다. 외계 지적 생명체가 존재한다면 결국 그러한 탐사선을 만들어 발사할 것으로 예상되기 때문이다.[59][60] 특히 폰 노이만 탐사선과 같이 스스로를 복제하는 탐사선은 우리은하 정도 크기의 은하를 불과 백만 년 만에 완전히 탐사할 수 있다고 추정된다.[12] 만약 우리 은하의 단 하나의 문명이라도 이를 시도했다면, 그러한 탐사선은 은하 전체로 퍼져나갔을 것이다.

외계 탐사선과의 접촉에 대한 또 다른 가설은 인간을 찾으려는 외계 브레이스웰 탐사선의 존재 가능성이다. 이러한 가상의 장치는 외계 문명을 찾고 소통하는 것을 목적으로 하는 자율 우주 탐사선으로, 주로 탐험을 목적으로 하는 폰 노이만 탐사선과는 구별된다. 이는 매우 먼 거리에 있는 문명 간의 느린 광속 통신이 갖는 긴 지연 시간을 극복하기 위한 대안으로 제안되었다. 인공 지능을 탑재한 탐사선이 외계 문명을 발견하면 근거리에서 실시간으로 정보를 수집하고 대화하며, 그 결과를 본국 문명에 전송하는 방식이다.[61]

그러나 태양계에 대한 직접적인 탐사 결과, 외계인이나 그들의 탐사선이 방문했다는 증거는 아직 발견되지 않았다. 자원이 풍부한 태양계 지역에 대한 상세한 탐사에서도 외계 탐사의 증거는 나오지 않았다.[62][63] 물론 태양계 전체는 매우 광대하여 조사하기 어렵다는 한계가 있다. 또한, 지구 근처에 있을지 모를 가상의 브레이스웰 탐사선에 신호를 보내거나, 유인하거나, 활성화하려는 시도도 성공하지 못했다.[64]

일부에서는 항성간 탐사선이나 브레이스웰 탐사선을 통한 외계 문명의 신호가 이미 지구에 도달했을 수 있지만, 현재 인류의 기술 수준으로는 이를 인식하지 못하고 있을 뿐이라는 주장도 있다. 예를 들어, 특정 신호(Wow! 신호)나 미확인 물체(J002E3)가 외계 탐사선과 관련되었을 가능성이 제기되기도 했으나, 명확한 증거는 없다.

4. 4. 항성 규모의 유물 검색

전파 통신과 같은 테크노시그니처를 기반으로 한 설명이 제시되었다.[51]

1959년, 프리먼 다이슨(Freeman Dyson)은 발전하는 모든 인류 문명이 끊임없이 에너지 소비를 증가시킨다는 점에 주목하고, 문명이 자신이 속한 항성계의 별이 생산하는 에너지의 상당 부분을 활용하려 시도할 수 있다고 추측했다. 그는 이를 위한 가능한 수단으로 가상의 "다이슨 구"를 제안했다. 다이슨 구는 별을 완전히 둘러싸 복사 에너지를 최대한 흡수하고 활용하기 위한 거대한 인공 구조물 또는 밀집된 인공위성 구름이다. 이러한 우주 공학적 업적은 해당 별의 관측된 스펙트럼을 극적으로 변화시킬 것으로 예상된다. 정상적인 별 대기의 방출선 스펙트럼 대신, 흑체 복사와 유사한 스펙트럼을 나타내며, 특히 적외선 영역에서 강한 복사를 방출할 가능성이 높다. 다이슨은 외계 문명이 남긴 이러한 변형된 스펙트럼을 탐색함으로써 그 존재를 발견할 수 있다고 제안했다.[65][66][67]

추측성 다이슨 구의 한 형태. 이러한 거대 구조물은 별의 스펙트럼을 크게 변화시킬 수 있다.


다이슨의 제안 이후, 천문학자들은 별의 스펙트럼을 변화시킬 수 있는 다이슨 구와 같은 거대 구조물의 증거를 찾기 위한 여러 시도를 해왔다.[68] 수천 개의 은하를 대상으로 한 관측이 이루어졌지만, 현재까지 인공적인 건설이나 수정을 시사하는 명확한 증거는 발견되지 않았다.[66][67][69][70]

2015년 10월, 케플러 우주 망원경이 관측한 별 KIC 8462852 (태비의 별)에서 나타난 불규칙하고 큰 폭의 밝기 감소 현상이 외계 문명이 다이슨 구를 건설하는 과정에서 발생하는 것일 수 있다는 추측이 제기되어 큰 관심을 끌었다.[71][72] 그러나 2018년에 이루어진 후속 관측 결과, 이 별의 밝기 감소 정도가 빛의 파장(주파수)에 따라 다르게 나타났다. 이는 다이슨 구와 같은 거대하고 불투명한 물체가 별빛을 가리는 것이 아니라, 미세한 먼지 구름이 빛을 산란시키거나 흡수하여 발생하는 현상임을 시사한다.[73][74]

다이슨 구 외에도 외계 문명이 남길 수 있는 다른 잠재적인 항성 규모의 유물이나 테크노시그니처에 대한 논의도 있다. 예를 들어, 대규모 소행성 채굴 활동은 별 주위의 잔해 원반 형태를 인위적으로 변화시킬 수 있으며,[49] 고도로 발달한 문명이 별을 이용하여 핵 폐기물을 처리할 경우 특정 스펙트럼 선이 관측될 수도 있다.[50] 이러한 잠재적 증거들을 탐색하는 것은 외계 지적 생명체를 찾는 중요한 방법 중 하나로 여겨진다.

5. 역설에 대한 가설적 설명



엔리코 페르미는 1950년 동료 과학자들과의 점심 식사 자리에서 우주의 나이가 오래되었고 수많은 항성이 존재하며, 그중 일부는 지구와 유사한 행성을 가질 가능성이 높다는 점을 고려할 때, 지적인 외계 생명체 역시 우주에 널리 퍼져 있어야 하며 일부는 이미 지구에 도달했어야 한다고 생각했다. 이러한 생각 끝에 그는 "그러면 그들은 어디에 있는가?"(Where are they?영어)라는 유명한 질문을 던진 것으로 알려져 있다. 이 질문은 외계 문명의 존재 가능성에 대한 높은 추정치와, 그 존재를 뒷받침할 관측 증거가 부족한 현실 사이의 모순을 드러내며, 오늘날 '''페르미 역설'''로 알려져 있다.

이러한 종류의 문제 제기는 페르미가 처음은 아니었다. 콘스탄틴 치올콥스키는 1933년 미공개 원고에서 외계 지성체의 존재를 부정하는 이유로, 만약 그들이 존재했다면 이미 지구를 방문했거나 흔적을 남겼을 것이라는 점을 들었다.[188] 페르미는 이 문제를 '외계인의 존재 가능성'이라는 더 단순한 형태로 제시했다는 특징이 있다. 이후 1975년 마이클 하트(Michael H. Hart영어)가 이 문제에 대한 체계적인 연구를 시작하면서 '페르미-하트의 역설'이라고도 불리게 되었다.

페르미 역설은 크게 두 가지 측면에서 제기된다.

1. 규모와 확률: 우리 은하에만 약 2,000억~4,000억 개의 별이 존재하고[189], 관측 가능한 우주 전체에는 그보다 훨씬 많은 70해(7×1022) 개의 별이 있는 것으로 추정된다.[190][26] 이 별들 주위를 도는 행성 중 극히 일부에서만 지적 생명체가 발생한다고 해도, 우주 전체에는 수많은 문명이 존재할 가능성이 높다. 이는 지구가 우주에서 특별하지 않은 평범한 행성이라는 평범성의 원리에 기반한 추론이다.

2. 증거의 부재: 지적 생명체는 기술을 발전시켜 새로운 환경으로 확장하려는 경향이 있을 것으로 예상된다. 만약 외계 문명이 존재하고 항성간 이동 기술을 개발했다면, 비교적 짧은 우주론적 시간(수백만~수천만 년) 안에 은하계 전체로 퍼져나가거나 최소한 탐사선을 보냈을 수 있다.[191][28] 태양보다 수십억 년 더 오래된 별들도 많으므로[9][10], 외계 문명이 지구보다 훨씬 먼저 발생했을 가능성도 충분하다. 그러나 138억 년의 우주 역사 동안 외계 문명의 존재를 시사하는 어떠한 직접적인 증거나 흔적도 발견되지 않았다.[12][13]

이러한 명백한 모순 때문에 페르미 역설은 다음과 같은 두 가지 구체적인 질문으로 나타난다.[27]


  • "왜 외계인이나 그들이 남긴 유물이 지구 또는 태양계에서 발견되지 않는가?"
  • "왜 우주의 다른 곳에서 지적 생명체의 활동 징후(예: 거대 구조물, 통신 신호 등)가 관측되지 않는가?"[192][29]


이 역설을 설명하기 위해 수많은 가설이 제기되었다. 이러한 가설들은 크게 외계 지적 생명체가 극히 드물거나 존재하지 않는다는 설명, 존재하지만 여러 이유로 우리가 탐지하거나 접촉하지 못한다는 설명 등으로 나눌 수 있다. 주요 가설들은 다음과 같은 범주로 묶어볼 수 있다.

  • 외계 생명체 또는 지능의 희귀성: 희귀 지구 가설처럼 생명 발생이나 복잡한 생명체로의 진화 자체가 극히 어려운 사건이거나, 지능의 발달이 매우 드문 경우일 수 있다. 그레이트 필터 가설은 생명 탄생부터 항성간 문명에 이르는 과정 어딘가에 넘기 매우 어려운 단계가 존재한다고 설명한다.[196][197]
  • 기술 문명의 한계 또는 자멸: 문명이 고도로 발전하는 과정에서 핵전쟁, 환경 파괴, 통제 불가능한 기술(인공지능, 나노기술 등)로 인해 스스로 멸망하거나[92][95][97][94], 소행성 충돌이나 감마선 폭발과 같은 외부 요인으로 인해 주기적으로 멸종하여[83][84] 항성간 문명으로 발전할 기회를 얻지 못할 수 있다. 또는 다른 문명을 잠재적 위협으로 간주하여 파괴하는 암흑 숲 이론과 같은 시나리오도 존재한다.[108]
  • 탐지 및 접촉의 어려움: 외계 문명이 존재하더라도 너무 멀리 떨어져 있거나[29], 우주의 팽창으로 인해 접근이 불가능할 수 있다. 그들이 방출하는 신호가 너무 짧거나[113], 인류가 이해하거나 탐지할 수 없는 형태일 수도 있다.[116] 항성간 이동 자체가 기술적으로 매우 어렵거나 비효율적일 수도 있다.
  • 의도적인 비접촉 또는 은폐: 동물원 가설처럼 외계 문명이 의도적으로 인류와의 접촉을 피하고 관찰만 하고 있거나[14][15], 플라네타리움 가설처럼 인류에게 조작된 우주를 보여주며 자신을 숨기고 있을 수도 있다. 또는 고도로 발달한 문명이 외부 우주 탐사보다는 시뮬레이션된 현실과 같은 내부 세계에 집중하여 외부와 교류하지 않을 수도 있다.


이러한 가설들을 탐구하는 과정에서 드레이크 방정식과 같은 외계 문명 수를 추정하려는 시도도 이루어졌다. 드레이크 방정식은 은하 내 교신 가능한 문명의 수를 계산하는 확률적 접근법이지만, 각 변수에 대한 불확실성이 커서 결과는 매우 낙관적인 추정치부터 비관적인 추정치까지 다양하게 나타난다.[193][194][195]

페르미 역설은 단순히 외계인의 존재 유무를 넘어 천문학, 생물학, 사회학, 철학 등 다양한 학문 분야에 걸쳐 중요한 질문을 던진다. 우주생물학의 발전과 함께 이 역설과 외계 생명체의 문제에 대한 학제적 연구가 활발히 진행되고 있다.

5. 1. 지적 외계 생명체의 희귀성

페르미 역설에 대한 설명 중 하나는 지적 외계 생명체 자체가 우주에서 극히 드물거나 존재하지 않는다는 것이다. 이 관점은 외계 문명의 부재를 설명하는 가장 직접적인 방법 중 하나이다.

'''희귀 지구 가설'''

지적 외계 생명체가 거의 불가능하다고 보는 입장은 생명체의 진화, 특히 생물학적 복잡성의 진화에 필요한 조건들이 지구에서 매우 드물거나 심지어는 유일하다고 주장한다.[75] 희귀 지구 가설이라고 불리는 이 가정은 지구가 우주에서 특별하지 않다는 평범성의 원리를 거부하며, 복잡한 다세포 생명체 자체가 극도로 드물다고 본다.

희귀 지구 가설은 복잡한 생명체의 진화를 위해 다음과 같은 여러 우연한 조건들이 필요하다고 주장한다.

  • 은하 거주 가능 구역 내 위치
  • 적절한 조건을 갖춘 항성(별)과 행성
  • 충분히 긴 시간 동안 안정적인 연속적 거주 가능 구역
  • 목성과 같은 거대 행성의 존재 (소행성 등으로부터 보호)
  • 비교적 큰 달의 존재 (자전축 안정화 등)
  • 행성 자체의 특성
  • 자기권 (우주 방사선 차단)
  • 판 구조론 (화학 순환 및 온도 조절)
  • 적절한 암석권, 대기, 바다의 화학적 조성[76]
  • 진화 과정에서의 사건들
  • 대규모 빙하 작용과 드문 볼라이드 충돌과 같은 "진화의 펌프" 역할
  • 원핵 세포에서 진핵 세포로의 전환
  • 유성 생식의 발달
  • 캄브리아기 대폭발과 같은 급격한 생물 다양성 증가


이러한 조건들이 모두 충족되는 행성은 우주 전체에서 극히 드물 수 있다는 것이 희귀 지구 가설의 핵심이다.

'''지능으로의 진화 가능성'''

설령 복잡한 생명체가 우주에 비교적 흔하게 존재한다고 하더라도, 그 생명체가 인간과 같은 높은 수준의 지능과 기술 문명을 발달시킬 가능성 역시 매우 낮을 수 있다는 주장도 있다.[80] 지구 생명의 역사를 보면, 수많은 종이 진화했지만 오직 인간만이 우주선을 만들고 우주 비행을 할 수 있는 수준의 기술 문명을 이루었다.[81]

고생물학자 스티븐 제이 굴드는 그의 저서 ''원더풀 라이프''(1989)에서 만약 캄브리아기 시절로 돌아가 생명의 진화 과정을 약간만 다르게 진행했다면, 인간과 같은 지적 생명체는 결코 나타나지 않았을 것이라고 주장했다. 즉, 지능의 출현은 필연적인 결과가 아니라 매우 우연한 사건이라는 것이다. 천문학자 찰스 라인위버 역시 동물의 큰 두뇌가 땅돼지나 코끼리의 긴 코처럼 특수한 적응일 뿐, 진화의 필연적인 방향이라고 보기 어렵다고 지적했다. 그는 "돌고래는 라디오 망원경을 만들 시간이 약 2천만 년 있었지만 그렇게 하지 않았다"고 덧붙였다.[80]

'''그레이트 필터'''

로빈 핸슨이 제안한 그레이트 필터 개념은 생명체가 무생물에서 시작하여 은하계를 식민지화할 수 있는 고도의 기술 문명으로 발전하는 과정 어딘가에 넘기 매우 어려운 단계, 즉 '필터'가 존재한다는 가설이다.[196] 만약 지적 생명체가 우주에 드물다면, 이 필터는 생명 자체의 탄생(생물 발생) 단계이거나, 복잡한 생명체로의 진화 단계, 또는 인간 수준의 지능과 기술 문명의 출현 단계일 수 있다.[197] 즉, 생명이 탄생하거나 지능이 발달하는 것 자체가 극히 낮은 확률의 사건(그레이트 필터)일 수 있으며, 이것이 우리가 외계 문명을 발견하지 못하는 이유라는 설명이다.

희귀 지구 가설과 그레이트 필터 가설을 종합하면, 지구의 생명과 인류 문명은 여러 어려운 관문을 통과한 매우 예외적인 사례일 수 있다. 만약 이것이 사실이라면, 우주에 우리와 같은 지적 생명체가 거의 없거나 아예 존재하지 않을 수 있으며, 이는 페르미 역설에 대한 하나의 가능한 해답이 된다. 이 경우, "그들은 어디 있는가?"라는 질문에 대한 답은 "애초에 존재하지 않거나 극히 드물다"가 될 것이다.

5. 2. 주기적 멸종

소행성 충돌은 대멸종을 유발할 수 있다.


새로운 생명체는 행성 초기의 급격한 온도 변화(온난화 또는 냉각) 때문에 쉽게 멸종할 수 있다.[82] 실제로 지구의 역사를 살펴보면, 당시 존재했던 대부분의 복잡한 생명체를 멸종시킨 여러 차례의 주요 대멸종 사건이 있었다. 가장 잘 알려진 예로는 K-Pg 대멸종으로 인한 비조류 공룡의 멸종이 있다. 이러한 대멸종은 거대한 운석 충돌, 대규모 화산 폭발, 또는 감마선 폭발과 같은 천문학적 사건에 의해 발생한 것으로 추정된다.[83] 만약 이러한 멸종 사건이 우주 전체에서 흔하게 일어난다면, 지적 생명체나 그 문명이 다른 지적 종과 소통할 수 있는 기술을 개발하기도 전에 주기적으로 파괴될 수 있다는 가설이 가능하다.[84]

하지만 자연 현상으로 인한 멸종 가능성은 문명이 지속되는 시간 규모로 볼 때 매우 낮을 수도 있다. 지구와 달의 충돌구를 분석한 연구에 따르면, 칙술루브 충돌처럼 지구 전체에 영향을 미칠 만큼 큰 충돌 사건은 평균적으로 약 1억 년에 한 번꼴로 발생하는 것으로 추정된다.[85]

5. 3. 기술 발전의 한계

우주인이 존재하더라도, 항성간 공간으로 진출하여 지구에 도달하기까지 필요한 진화나 기술 발전 과정에서 넘기 어려운 난관, 즉 그레이트 필터가 존재하여 이를 돌파하지 못했을 수 있다는 가설이 있다.

  • 진화 및 기술 발전의 어려움: 생명이 발생하고 지적 생명체로 발전하여 우주 항행 기술을 갖춘 종족이 될 확률 자체가 매우 낮을 수 있다. 지구 생명의 경우, 단세포 생물이 우연히 공생 관계를 맺으며 다세포 생물로 진화하는 중요한 단계를 거쳤지만(미토콘드리아#기원), 다른 행성의 생명이 이러한 과정을 거칠 수 있을지는 미지수이다. 또한, 고도의 기술 문명을 이루었다고 해도, 현재 인류의 관측 범위까지 도달하는 것은 기술적으로 매우 어려울 수 있다. 특히 항성간 항행은 현재의 기술 수준으로는 막대한 시간과 자원이 필요하며, 이를 극복하기 위해서는 기술적 특이점을 넘어서는 혁신이 필요할 수 있다. 우주 개발 과정에서 발생하는 우주 쓰레기가 임계점을 넘어 연쇄 충돌을 일으키는 케슬러 신드롬과 같은 상황은 우주 진출 자체를 물리적으로 불가능하게 만들 수도 있다.

  • 문명의 자기 파괴 가능성: 많은 문명이 일정 수준(카르다쇼프 척도 I형 문명 정도)으로 발전하면, 스스로를 파괴할 위험에 직면할 수 있다. 핵전쟁, 심각한 환경 파괴, 통제를 벗어난 나노기술(그레이 구 문제), 생명 공학의 위험, 인공 지능 또는 초지능의 폭주(인공 지능의 위험성), 혹은 입자 가속기 실험 중 블랙홀이나 스트레인지렛 생성과 같은 예측 불가능한 과학 실험 실패 등으로 인해 우주 여행을 시작하기도 전에 단기간에 멸망할 수 있다는 것이다.

  • 외부 요인에 의한 멸망: 문명 내부의 문제 외에도 외부적인 요인으로 인해 문명이 멸망할 수도 있다. 소행성 충돌과 같은 천체 충돌, 감마선 폭발의 영향, 초화산의 파국적 분화, 눈덩이 지구와 같은 전 지구적 빙결 현상 등은 주기적으로 발생하며 대량 멸종을 일으킬 수 있는 위험 요소이다. 이러한 재앙이 닥치는 주기 안에 그레이트 필터를 돌파하고 카르다쇼프 척도 II형 문명 이상으로 발전할 가능성은 극히 낮을 수 있다. 설령 II형 문명 수준에 도달했더라도, 자신의 항성계를 벗어나 여러 항성계로 진출하지 못했다면, 모항성의 수명 종료와 함께 서서히 멸망을 맞이할 수밖에 없다.

  • 기술 발전과 문명 생존의 딜레마: 희귀 지구 가설과 그레이트 필터 가설을 함께 고려하면, 현재 인류 문명의 위치가 그레이트 필터 이전인지 이후인지가 중요한 문제가 된다. 만약 인류가 아직 그레이트 필터를 넘어서지 못했고, 희귀 지구 가설이 옳다면 인류는 우주 역사상 처음으로 극복하기 매우 어려운 기술적 장벽에 직면하게 될 것이다. 반대로 희귀 지구 가설이 틀렸고, 과거에 존재했던 다른 외계 문명들이 그레이트 필터를 넘지 못하고 멸망한 증거가 발견된다면, 이는 인류 문명 역시 비슷한 운명을 맞이할 가능성이 높다는 것을 시사한다. 로빈 핸슨은 이러한 관점에서 "어떤 형태이든 외계 생명의 발견은 인류에게 어두운 미래를 암시하는 나쁜 소식이 될 것"이라고 주장하기도 했다.

  • 탐욕적 외계인 가설: 로빈 핸슨은 2021년 '탐욕적 외계인'(grasping aliens영어)이라는 개념을 제시했다. 이 가설에 따르면, 우주에는 빠르게 팽창하며 자신의 존재를 드러내는 '시끄러운' 외계인과 탐지하기 어렵거나 불가능하며 결국 사라지는 '조용한' 외계인이 있을 수 있다. '탐욕적' 외계인은 빛의 속도에 가까운 속도로 팽창하는 영향권 내에서 다른 문명의 출현을 막는다. 만약 '시끄러운' 문명이 드물다면, '조용한' 문명 역시 드물 가능성이 높다는 주장이다. 현재 인류의 기술 발전 단계는 이러한 '시끄러운' 외계인이 관측 가능한 우주 지적 생명체의 잠재적 타임라인에서 비교적 초기 단계에 해당할 수 있다.[198][199]

  • 항성간 이동의 가능성과 역설: 앤더스 샌드버그와 스튜어트 암스트롱은 2013년 연구에서 지적 생명체가 충분한 에너지를 확보한다면 수백만 년 안에 은하 전체를 식민지화하고, 우주론적으로 짧은 시간 안에 인근 은하까지 확산될 수 있음을 보였다. 이는 기술 발전이 가능하다면 외계 문명이 이미 퍼져 있어야 한다는 페르미 역설의 모순을 더욱 강화한다.

  • 액티브 SETI의 위험성: 스티븐 호킹 등 일부 과학자들은 인류가 우주를 향해 적극적으로 신호를 보내는 액티브 SETI 활동에 대해 경고했다. 만약 인류보다 훨씬 발전된 기술을 가진 외계 문명이 존재하고, 그들이 적대적이라면, 인류의 위치를 노출하는 것은 우주인에 의한 침략과 같은 재앙을 초래할 수 있다는 우려 때문이다. 이는 기술 수준이 낮은 문명이 섣불리 자신을 드러내는 것의 위험성을 시사한다.

5. 4. 자멸 가능성

네바다 실험장에서 실시된 오퍼레이션 업샷-노솔 핵실험 시리즈 중 하나인 23킬로톤의 타워 폭발 실험 '배저'(BADGER). 기술 문명의 자멸 가능성을 상징적으로 보여준다.


이는 기술 문명이 일반적으로, 혹은 예외 없이, 무선 통신이나 우주 여행 기술을 개발하기 전이나 직후에 스스로를 파괴한다는 가설이다. 천체물리학자 제바스티안 폰 회어너는 지구의 과학 기술 발전이 지배하려는 투쟁과 편안한 삶을 위한 욕구라는 두 가지 요인에 의해 추진되었다고 분석했다. 그는 전자가 완전한 파멸로 이어질 수 있는 반면, 후자는 생물학적 또는 정신적 퇴행을 초래할 수 있다고 보았다.[92]

이러한 자멸 가능성은 다양한 원인으로 제기된다. 전쟁, 우발적인 환경 오염 또는 피해, 생명공학의 위험,[95] 거울 생명과 같은 인공 생명의 출현,[96] 자원 고갈, 기후 변화,[97] 또는 잘못 설계된 인공지능의 실존적 위험[94] 등이 대표적이다. 특히 현대 사회의 고도화된 상호 연결성은 회복력을 높이기보다 오히려 취약성을 증가시킬 수 있다는 지적도 있다.[94] 이러한 자멸 시나리오는 과학 소설뿐만 아니라 과학적 가설로서도 활발히 탐구되고 있다.[98]

1966년, 칼 세이건과 이오시프 시클로프스키는 기술 문명이 항성 간 통신 능력을 개발한 후 약 한 세기 안에 스스로를 파괴하거나, 또는 이러한 자멸적 경향을 극복하고 수십억 년 규모의 시간 동안 생존하는 양극단의 경향을 보일 것이라고 추측했다.[99]

자멸 가능성은 열역학적 관점에서도 설명될 수 있다. 생명은 무질서도가 증가하려는 엔트로피 경향에 맞서 스스로를 유지하는 정돈된 시스템이다. 스티븐 호킹은 문명이 외부로 정보를 전송하거나 항성 간 통신을 시도하는 단계가 되면, 진화를 통한 정보 전달보다 지식 생산 및 지식 관리가 더 중요해지는데, 바로 이 단계에서 시스템이 불안정해져 자멸할 수 있다고 보았다.[100][101] 호킹은 인간 지능을 향상시키고 공격성을 줄이기 위한 유전자 자체 설계나 뇌-컴퓨터 인터페이스 같은 기계적 향상이 필요하다고 강조했다. 이러한 노력이 없다면, 인류 문명은 점차 불안정해지는 시스템 속에서 살아남기에는 집단적으로 너무 어리석을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 인공 일반 지능이나 반물질의 무기화와 같은 강력한 기술의 등장을 인류의 관리 능력이 따라가지 못할 경우, 시스템 내 무질서는 증가하고 글로벌 거버넌스는 불안정해져 결국 전 세계적인 사회 붕괴로 이어질 수 있다.[101]

역사적으로도 자원 고갈로 인한 문명 쇠퇴의 사례를 찾아볼 수 있다. 데이비드 브린은 폴리네시아 섬들, 특히 부활절 섬의 사례를 언급하며, 기원전 1500년부터 서기 800년까지의 팽창기 동안 반복적인 과잉 인구 문제와 그로 인한 전쟁이나 의례적 살인을 통해 성인 남성을 주기적으로 제거하는 현상이 있었음을 지적했다.[102]

프랭크 외(2018)의 모델에서 제시된 인위적 기후 변화에 따른 문명 궤적의 네 가지 가능성. 지속 가능성으로 나아가지 못할 경우 쇠퇴 또는 붕괴를 맞이할 수 있다.


보다 최근에는 아담 프랭크 등이 2018년에 발표한 연구에서 인류세 개념을 일반화하여, 에너지 집약적인 문명이 초래하는 기후 변화가 문명의 지속 가능성을 저해하여 페르미 역설, 즉 외계 지적 생명체의 증거 부재를 설명할 수 있다고 주장했다.[103] 이 연구는 동적 시스템 이론을 바탕으로, 기술 문명(외계 문명 포함)의 자원 소비 방식과 이것이 행성의 수용 능력에 미치는 피드백 효과를 모델링했다. 프랭크는 "기후 변화를 유발하는 것이 (문명의) 일반적인 현상일 수 있다는 점을 인식하는 것이 중요하다. 물리학 법칙에 따르면 우리처럼 에너지 집약적인 문명을 건설하는 젊은 문명은 필연적으로 행성에 영향을 미치게 된다. 이러한 우주적 맥락에서 기후 변화를 바라보면 현재 우리에게 닥친 상황과 대처 방안에 대한 더 나은 통찰력을 얻을 수 있다"고 설명했다.[103] 이 모델은 다음과 같은 네 가지 가능한 문명 궤적을 제시한다.

  • 쇠퇴(Die-off): 인구가 빠르게 증가하여 행성의 수용 능력을 초과하면서 정점을 찍은 후, 급격한 감소로 이어진다. 인구는 결국 훨씬 낮은 수준에서 안정화되고 행성은 부분적으로 회복된다.
  • 지속 가능성(Sustainability): 문명이 심각한 환경 파괴가 발생하기 전에 화석 연료와 같은 고영향 자원에서 태양 에너지와 같은 지속 가능한 자원으로 성공적으로 전환한다. 이를 통해 문명과 행성은 안정적인 평형 상태에 도달하여 파국적인 영향을 피한다.
  • 자원 전환 없는 붕괴(Collapse without resource change): 인구와 환경 악화가 빠르게 증가한다. 문명이 지속 가능한 자원으로 제때 전환하지 못하여 임계점을 넘어서고, 결국 인구가 급감하는 완전한 붕괴로 이어진다.
  • 자원 전환과 함께 붕괴(Collapse with resource change): 이전 시나리오와 유사하지만, 이 경우 문명은 지속 가능한 자원으로 전환을 시도한다. 그러나 전환 시점이 너무 늦어 환경 피해가 돌이킬 수 없게 되고, 결국 문명의 붕괴로 귀결된다.[104][105]

5. 5. 타 문명 파괴 가능성

기술 문명이 일정 수준 이상 발전하면, 스스로 파멸하거나 다른 문명을 파괴할 가능성이 있다는 가설들이 존재한다. 이는 외계 문명의 증거를 찾기 어려운 이유 중 하나로 제시된다.

'''자멸 가설'''

기술 문명은 무선 통신이나 우주 비행 기술을 개발한 직후 스스로를 파괴할 수 있다는 주장이다.[92] 전쟁, 우발적인 환경 오염이나 피해, 생명공학의 발전,[95] 거울 생명과 같은 인공 생명,[96] 자원 고갈, 기후 변화,[97] 또는 잘못 설계된 인공 지능 등 다양한 원인이 문명의 멸망으로 이어질 수 있다.[94] 특히 전 지구적 상호 연결성은 오히려 인류를 더 취약하게 만들 수 있다는 지적도 있다.[94] 이러한 주제는 소설과 과학적 가설 모두에서 다루어져 왔다.[98]

1966년, 세이건과 시클로프스키는 기술 문명이 성간 통신 능력을 개발한 지 한 세기 안에 스스로를 파괴하거나, 자멸적인 경향을 극복하고 수십억 년 동안 생존할 것이라고 추측했다.[99] 스티븐 호킹은 열역학적 관점에서, 지식 생산 및 지식 관리가 진화를 통한 정보 전달보다 중요해지는 "외부 전송" 단계에서 시스템이 불안정해져 자멸할 수 있다고 보았다.[100][101] 그는 인간 지능을 향상시키고 공격성을 줄이기 위한 인간 게놈의 자체 설계(초인간주의)나 기계(뇌-컴퓨터 인터페이스)를 통한 향상이 없다면, 인류 문명이 인공 일반 지능이나 반물질의 무기화 같은 기술 발전을 감당하지 못하고 글로벌 거버넌스의 불안정 속에서 사회 붕괴를 맞이할 수 있다고 경고했다.[100][101]

역사적으로 폴리네시아 섬들의 자원 고갈 문제, 특히 부활절 섬의 사례는 문명의 자멸 가능성을 보여주는 예시로 언급된다.[102] 데이비드 브린은 과거 폴리네시아에서 과잉 인구와 자원 부족으로 인한 주기적인 전쟁과 갈등이 있었음을 지적했다.[102]

아담 프랭크 등이 2018년에 수행한 연구는 동적 시스템 이론을 바탕으로, 에너지 집약적인 문명이 유발하는 기후 변화가 문명의 지속 가능성을 저해하여 외계 문명의 증거 부족을 설명할 수 있다고 제안했다.[103] 이 모델은 문명의 자원 소비 방식과 그것이 행성의 수용 능력에 미치는 피드백 효과를 분석하여, 인류세를 일반화하고 네 가지 가능한 궤적을 제시했다.[104][105]

  • '''쇠퇴''': 인구가 급증하여 행성 수용 능력을 초과한 후 급격히 감소하고 낮은 수준에서 안정화되는 시나리오.
  • '''지속 가능성''': 환경 파괴 전에 지속 가능한 자원(태양 에너지 등)으로 전환하여 안정적인 평형 상태에 도달하는 시나리오.
  • '''자원 변화 없는 붕괴''': 지속 가능한 자원으로 전환하지 못해 임계점을 넘어 완전한 붕괴에 이르는 시나리오.
  • '''자원 변화와 함께 붕괴''': 지속 가능한 자원으로 전환을 시도하지만 너무 늦어 결국 붕괴하는 시나리오.


'''타 문명 파괴 가설 (포식자 가설)'''

기술적으로 우월한 문명이 다른 지적 생명체를 의도적으로 파괴할 것이라는 가설이다. 이는 자기 복제 탐사선 등을 사용할 수 있다. 프레드 새버하겐의 ''광전사'' 시리즈, 그레고리 벤포드의 저작,[106] 그렉 베어의 ''신의 대장간'' 소설,[107] 류츠신의 ''삼체'' 시리즈 등에서 이러한 아이디어가 탐구되었다.

파괴 동기는 팽창주의적 욕망, 탐욕, 편집증, 공격성 등 다양할 수 있다. 1981년 우주론자 에드워드 로버트 해리슨은 이것이 오히려 신중한 행동일 수 있다고 주장했다. 즉, 자멸적 경향을 극복한 문명은 은하계로 팽창하려는 다른 종족을 잠재적 위협으로 간주하고 제거하려 할 수 있다는 것이다.[108] 성공적인 외계 종족은 인간과 마찬가지로 최상위 포식자일 가능성도 제기되었다.[109][110]

류츠신의 ''삼체 II 암흑 숲''에 등장하는 '''암흑 숲 이론'''은 이러한 관점을 잘 보여준다. 이 이론에 따르면, 우주 문명 간에는 극심한 거리와 문화적 차이로 인해 상호 이해나 신뢰가 불가능하다(의심 연쇄). 또한 어떤 문명이든 기술적으로 급격히 발전할 가능성이 있으므로, 다른 문명의 존재를 인지하는 즉시 선제적으로 파괴하는 것이 생존을 위한 최선의 전략이 된다. 따라서 문명들은 공격 목표가 되지 않기 위해 자신의 존재를 숨기게 되고, 이것이 우리가 외계 문명을 발견하지 못하는 이유라는 것이다.

또 다른 관점은 "공유지의 비극"과 인류 원리를 적용한 것이다. 성간 여행을 가장 먼저 달성한 문명이 (의도했든 아니든) 경쟁자의 출현을 필연적으로 막게 되며, 인류가 바로 그 첫 번째 문명일 수 있다는 설명이다.[111][112] 이러한 관점에서 스티븐 호킹 등은 인류가 우주를 향해 자신의 존재를 적극적으로 알리는 액티브 SETI 활동에 대해 경고하기도 했다. 이는 잠재적인 포식자에게 인류의 위치를 노출시키는 위험한 행동이 될 수 있기 때문이다.

5. 6. 짧은 신호 방출 기간

외계 문명이 감지 가능한 신호를 방송하는 기간이 짧아, 이들을 발견할 가능성이 줄어들 수 있다. 일반적으로 문명이 기술 발전을 통해 라디오를 벗어난다는 가정을 한다.[113] 그러나 태양 위성에서 지상 수신기로 전력을 전송하는 데 사용되는 마이크로파와 같은 다른 누출이 있을 수 있다.[114] 첫 번째 요점에 관해, 2006년 ''스카이 & 텔레스코프'' 기사에서 세스 쇼스택(Seth Shostak)은 "게다가, 한 행성에서 나오는 라디오 누출은 문명이 발전하고 통신 기술이 좋아질수록 약해질 가능성이 높습니다. 지구 자체도 방송에서 누출이 없는 케이블과 광섬유로 점점 전환하고 있으며, 원시적이지만 명백한 반송파 방송에서 더 미묘하고 인식하기 어려운 확산 스펙트럼 전송으로 전환하고 있습니다."라고 썼다.[115]

더 가설적으로, 진보된 외계 문명은 전자기 스펙트럼에서 방송을 넘어 발전하여 인류가 개발하거나 사용하지 않는 기술로 통신할 수 있다.[116] 일부 과학자들은 진보된 문명이 중성미자 신호를 보낼 수 있다고 가설을 세웠다.[117] 이러한 신호가 존재한다면, 다른 목표를 위해 현재 건설 중인 중성미자 검출기로 감지할 수 있다.[118]

5. 7. 외계 생명체의 이해 불가능성

외계 생명체가 존재한다고 가정하더라도, 인류가 그 존재를 인지하거나 이해하지 못할 수 있다는 주장들이 있다. 이는 페르미 역설을 설명하는 하나의 관점이다. 이러한 주장들은 외계 생명체의 존재를 전제로 하면서도 왜 우리가 그들과 접촉하지 못하는지에 대한 다양한 가능성을 제시한다. 과학적 근거가 부족한 추측에 기반한 해석도 많다.

  • 존재하지만 감지되지 않음: 외계인이 이미 지구에 도달했지만, 여러 이유로 우리가 감지하지 못한다는 가설이다.
  • UFO와 관련된 정보나 외계인의 존재 자체가 각국 정부에 의해 은폐되고 있다는 UFO 음모론이 있다. 맨 인 블랙처럼 조사를 방해하는 존재가 있다는 주장도 포함된다.
  • 도착한 외계인이 지구 환경에 잠복하거나 지구 생명체로 위장하여 정체를 숨기고 있을 수 있다.
  • 외계 생명체가 규소 생명체나 인공 의식만 가진 생명체처럼 인간이 '생명'이나 '외계인'으로 인식하기 어려운 형태일 수 있다.
  • 인간이 인지할 수 없는 다른 차원(예: 5차원)에 존재할 수 있다.
  • 항성간 탐사선(Interstellar probe)이나 브레이스웰 탐사선(Bracewell probe) 등이 보낸 신호가 지구에 도달했지만, 인류의 기술 수준 부족으로 이를 인식하지 못할 수도 있다. 예를 들어, Wow! 신호는 특정 방향으로 안테나가 향했을 때만 감지 가능했다. 소행성 J002E3이 새턴 V 로켓의 일부(S-IVB)로 추정된 것도 직접 관측이 아닌 궤도 계산을 통해서였다.

  • 과거에 방문했지만 현재는 부재: 외계인이 과거에는 지구를 방문했지만, 최근에는 오지 않는다는 가설이다.
  • 고대 유적 등에 외계 문명의 흔적이 남아있다는 고대 우주비행사설이 있다.
  • 인류나 지구상의 다른 생물이 외계인의 유전적 후손이라는 주장도 있다.
  • 헝가리인 우주인설처럼 특정 집단이나 인물(예: 존 폰 노이만, 알베르트 아인슈타인 등)이 잠복한 외계인이라는 농담 섞인 가설도 존재했다.

  • 존재하지만 제한 또는 의도로 인해 오지 않음: 외계인이 존재하지만, 특정 이유로 지구에 오지 않거나 접촉하지 않는다는 가설이다.
  • 많은 외계 문명이 온건하고 내성적이어서 우주로 진출하지 않을 수 있다. 또는 우주 진출 과정에서 케슬러 증후군과 같은 문제로 물리적으로 진출이 불가능해졌을 수도 있다.
  • 고도로 발달한 문명은 다른 문명과의 접촉을 선호하지 않을 수 있다. 특히 정신 전송 기술 발달로 시뮬레이션된 현실에서 살아가는 문명은 외부 세계에 관심을 두지 않을 수 있다.
  • 지구 문명에 미칠 혼란을 우려하여 의도적으로 접촉을 피할 수 있다. 이는 '동물원 가설' 또는 '보호 구역 가설'로 불린다. 더 나아가, 외계인이 지구에 대해 플라네타리움처럼 거짓된 우주를 보여주며 접촉을 막고 있다는 플라네타리움 가설(Planetarium hypothesis)도 있다.
  • 다른 문명의 존재를 알리거나 접촉을 시도하는 것이 오히려 위험을 초래할 수 있다는 '암흑 숲 이론'(류츠신의 소설 삼체 시리즈에서 제시됨)도 있다. 이 이론에 따르면, 문명 간의 거리와 문화 차이로 상호 불신(의심 연쇄)이 발생하며, 기술 발전의 예측 불가능성 때문에 다른 문명을 발견하면 즉시 파괴하는 것이 생존에 유리하다. 따라서 문명들은 공격 대상이 되지 않기 위해 스스로를 숨긴다는 것이다.
  • 단순히 외계 문명도 지구와 인류의 존재를 아직 감지하지 못했을 가능성(SETI의 역설)도 있다. 태양계 외 행성 중 항성의 생물권 내에 있는 지구형 행성은 은하계에 수백억 개로 추정되지만, 실제로 발견된 것은 극소수이며, 아레시보 메시지와 같은 신호를 보낸 대상은 더 적다.
  • 우주 팽창으로 인해 먼 거리의 문명과는 접촉이 불가능할 수 있다. 우리 은하가 속한 라니아케아 초은하단 외의 초은하단은 우주 팽창으로 인해 빛의 속도보다 빠르게 멀어지고 있다. 초광속 통신이나 초광속 항법이 없다면 이들 초공동 너머의 문명과는 접촉할 수 없다. 드 시터르 우주론에 따르면, 암흑 에너지의 영향으로 은하단 간의 멀어지는 속도는 가속되어, 약 40억 년 후 은하수와 안드로메다 은하의 충돌 합체가 일어나면 국부 은하군 외부의 은하는 관측 불가능해질 수 있다(팽창하는 우주의 미래). 이 경우 미래의 문명은 우주에 자신들만 존재한다고 생각할 수 있다.
  • 고도의 문명이라도 성간 항행에는 현재 인류가 도달하지 못한 기술적 특이점 돌파가 필요할 수 있다. 항성선을 이용한 장기간의 이주(사실상 편도 여행)는 가능할 수 있지만, 자기 복제 우주선 등을 이용한 다른 성계 탐사의 주된 동기는 우주 이민이나 자원 채취일 가능성이 높다. 만약 최상위 포식자적 성향의 외계인이 지구와 접촉한다면 우주인에 의한 침략으로 이어질 수 있으므로, 아직 오지 않은 것이 다행일 수 있다. 스티븐 호킹은 이러한 관점에서 액티브 SETI(능동적 외계 지능 탐사)에 반대했다.

5. 8. 제한된 우주 식민지화

페르미 역설의 핵심 질문 중 하나는 "왜 외계인이나 그들의 유물이 지구 또는 태양계에서 발견되지 않는가?"이다.[27] 만약 성간 여행이 가능하다면, 현재 지구 기술로도 거의 가능한 "느린" 방식이라 할지라도 은하를 식민지화하는 데는 500만 년에서 5,000만 년밖에 걸리지 않을 것으로 추정된다.[28][191] 이는 지질 시대는 물론 우주론적 시간 규모로 볼 때 비교적 짧은 시간이다. 태양보다 나이가 많은 별들이 많고, 지적 생명체가 다른 곳에서 더 일찍 진화했을 가능성을 고려하면, 왜 우리 은하가 아직 식민지화되지 않았는지 의문이 생긴다.[13] 설령 모든 외계 문명이 식민지화를 실용적이지 않거나 바람직하지 않다고 여기더라도, 탐사선을 통한 대규모 탐사는 가능할 수 있으며, 이는 태양계에 탐지 가능한 유물(오래된 탐사선이나 채굴 활동의 증거 등)을 남길 수 있지만, 아직 그러한 증거는 발견되지 않았다.[12]

2013년 앤더스 샌드버그와 스튜어트 암스트롱은 지적 생명체가 은하계 전체로 퍼져나갈 잠재력과 이것이 페르미 역설에 미치는 영향을 연구했다. 이들의 연구에 따르면, 충분한 에너지가 있다면 지적 문명은 잠재적으로 수백만 년 안에 은하계 전체를 식민지화하고, 우주론적으로 짧은 시간 안에 인근 은하계까지 확산될 수 있다.

우주 식민지화가 관측되지 않는 이유에 대해 여러 가설이 제시되었다.

  • 기술적, 물리적 한계:
  • 그레이트 필터: 로빈 핸슨이 제안한 개념으로, 생명체가 무생물에서 시작하여 항성간 이동이 가능한 첨단 문명으로 발전하는 과정 어딘가에 넘기 매우 어려운 단계가 존재한다는 가설이다.[196] 이 필터는 생명의 발생 자체일 수도 있고, 기술적 인간 수준의 지능 발현, 또는 문명이 우주로 진출하기 전에 스스로 파멸하거나 자원 부족에 직면하는 것일 수 있다.[197]
  • 항성간 이동의 어려움: 고도의 기술 문명이라도 항성간 이동은 기술적으로 매우 어렵거나, 케슬러 신드롬과 같은 우주 쓰레기 문제로 인해 물리적으로 불가능해질 수 있다. 또한, 현재 인류 문명으로는 도달하기 어려운 기술적 특이점을 돌파해야 할 수도 있다.
  • 광속의 한계: 우주가 광대하기 때문에, 외계 문명의 탐사가 진행 중이라도 아직 지구에 도달하지 못했을 수 있다. 우주의 인플레이션으로 인해 초은하단 간의 거리가 빛의 속도보다 빠르게 멀어지고 있어, 다른 초은하단의 문명이 초광속 항법 없이는 우리 라니아케아 초은하단에 도달하는 것이 불가능할 수도 있다.

  • 외계 문명의 의도 또는 본성:
  • 동물원 가설: 고도로 발달한 외계 문명이 지구의 자연스러운 발전을 방해하지 않기 위해 의도적으로 접촉을 피하고 관찰만 하고 있다는 가설이다. 이는 미개 행성 보호 조약과 유사한 개념으로 설명되기도 한다. 관련 가설로 지구에 플라네타리움처럼 거짓된 우주를 보여주어 접촉을 피한다는 플라네타리움 가설도 있다.
  • 암흑 숲 이론: 류츠신의 소설 삼체 II 암흑 숲에서 제시된 가설로, 우주 문명 간의 상호 불신과 기술 발전의 예측 불가능성 때문에 다른 문명을 발견하는 즉시 파괴하는 것이 생존에 가장 유리한 전략이라는 이론이다. 따라서 문명들은 생존을 위해 자신의 존재를 숨기려 하며, 이것이 우리가 외계 문명을 발견하지 못하는 이유라는 설명이다.
  • 내성적 문명 또는 시뮬레이션된 현실 선호: 많은 문명이 외향적으로 팽창하기보다는 내적으로 발전하거나, 정신 전송 기술 등을 통해 시뮬레이션된 현실 속에서 사는 것을 선호하여 외부 세계에 관심을 두지 않을 수 있다.
  • 탐욕적 외계인: 로빈 핸슨이 2021년에 제시한 개념으로, 일부 '시끄러운' 외계 문명은 빛의 속도에 가까운 속도로 빠르게 팽창하며 자신의 영향권 내에서 다른 문명의 출현을 막는다는 가설이다. 이들은 '조용한' 문명보다 먼저 우주를 장악할 수 있으며, 우리가 아직 이런 문명을 관측하지 못했다면, 이는 인류가 우주 지성사의 비교적 초기 단계에 있기 때문일 수 있다.[198][199]

  • 문명의 자기 파괴:
  • 많은 문명이 카르다쇼프 척도 I형 수준에 도달한 후 핵전쟁, 환경 파괴, 통제 불가능한 나노기술(그레이 구), 생명 공학, 인공 지능의 폭주, 또는 과학 실험 실패(블랙홀이나 스트레인지렛 생성 등)로 인해 단기간에 멸망하여 우주로 진출할 시간을 갖지 못할 수 있다.
  • 천체 충돌, 감마선 폭발, 파국 분화, 전구 동결과 같은 자연적인 대량 멸종 사건 역시 문명이 그레이트 필터를 넘어서기 전에 주기적으로 발생하여 문명의 발전을 제한할 수 있다.


스티븐 호킹과 같은 일부 과학자들은 외계 문명과의 접촉이 인류에게 위험할 수 있다는 관점에서, 지구의 위치나 존재를 알리는 액티브 SETI 활동에 신중해야 한다고 주장하기도 했다. 이는 외계 문명이 반드시 우호적이지 않을 수 있으며, 자원 획득 등을 목적으로 지구를 침략할 가능성(우주인에 의한 침략)을 배제할 수 없기 때문이다.

5. 9. 가상 세계로의 고립

페르미 역설에 대한 가설 중 하나로, 고도로 발달한 지적 생명체는 외부 우주로 진출하거나 다른 문명과의 접촉을 선호하지 않게 될 수 있다는 주장이 있다. 특히 정신 전송 기술이 발달하여 시뮬레이션된 현실(가상 세계) 속에서 사는 것을 선택하는 수준에 도달한 문명은, 자신들이 만들어낸 이상적인 가상 세계 외부의 사건에 관심을 갖지 않게 될 수 있다. 이러한 문명은 외부 우주 탐사나 다른 문명과의 접촉에 대한 동기를 상실하여, 결과적으로 인류가 그들의 존재를 감지하기 어렵게 된다는 설명이다. 이는 외계 문명이 존재함에도 우리가 그 증거를 찾지 못하는 이유를 설명하는 한 가지 가능성으로 제시된다.

5. 10. 물리적 확장에 필요한 자원 부족

그레이트 필터 가설은 생명체가 지적 문명으로 발전하는 과정에 넘기 어려운 단계가 존재할 수 있음을 시사한다.[196] 이 가설의 한 설명으로, 문명이 항성간 여행이나 우주 식민지화를 통해 물리적으로 확장하는 데 필요한 막대한 자원을 확보하지 못하거나, 관련된 기술적 한계에 부딪힐 가능성이 제기된다.

우주생물학자 더크 슐제-마쿠흐와 윌리엄 베인스는 그레이트 필터가 생물 발생 단계나 기술적 지능 발현 이후, 자멸(예: 핵전쟁, 통제 불능 기술) 또는 자원 부족으로 인해 다른 세계에 정착하지 못하는 단계일 수 있다고 주장했다.[197] 즉, 문명이 우주로 진출하여 다른 항성계로 확장하기 위해서는 막대한 에너지와 자원이 필요한데, 이를 지속적으로 확보하고 관리하는 것이 문명의 생존과 확장에 결정적인 장벽이 될 수 있다는 것이다.

또한, 일부에서는 문명이 고도로 발전하는 과정에서 모성의 자원을 고갈시키거나 심각한 환경 파괴를 초래하여, 우주로 본격적으로 진출하기 전에 지속 불가능한 상태에 이르러 스스로 붕괴할 수 있다는 가능성을 지적한다. 이는 원본 소스에서 언급된 문명의 자멸 가능성(핵전쟁, 환경 파괴 등)과 연결되는 설명이다. 이러한 시나리오는 문명이 기술적 특이점을 넘어서더라도 자원 고갈이나 환경 재앙이라는 필터를 통과하지 못하면 결국 성간 문명으로 발전하지 못하고 소멸할 수 있음을 의미한다.

결론적으로 물리적 확장에 필요한 자원의 부족 또는 관리 실패는 페르미 역설에 대한 한 가지 설명이 될 수 있다. 외계 문명이 존재하더라도 이러한 자원의 제약이나 그로 인한 문명 내부의 문제(자멸, 환경 파괴 포함)로 인해 우주 전역으로 퍼져나가지 못하고 국지적인 존재에 머물거나 소멸했을 가능성이 있다는 것이다.

5. 11. 정보 전송의 경제성

성간 통신은 상당한 경제적, 전략적 어려움에 직면한다. 우주의 광대한 거리는 탐지 가능한 신호를 보내는 데 막대한 에너지를 요구하며, 신호 수신 역시 적절한 시간과 장소에서 적극적으로 수신해야 하므로 성공 확률은 투입 비용 대비 낮을 수 있다. 이는 SETI 프로젝트가 겪는 어려움을 통해서도 간접적으로 알 수 있다. 아레시보 메시지와 같이 인류가 보낸 신호 역시 그 범위가 극히 제한적이었다.

더 나아가, 일부 가설은 정보 전송 자체가 잠재적으로 큰 비용(위험)을 수반하기 때문에 문명들이 이를 꺼릴 수 있다고 주장한다. 대표적으로 암흑 숲 이론은 자신의 존재를 외부에 알리는 행위가 미래의 잠재적 위협으로 간주되어 다른 문명에 의한 선제적 파괴를 초래할 수 있다고 설명한다. 이 관점에서 정보 전송의 '비용'은 문명의 생존 자체를 위협하는 것이므로, 어떠한 잠재적 이익보다 클 수 있다. 스티븐 호킹 역시 액티브 SETI(능동적 외계 지능 찾기)의 위험성을 경고하며 지구의 존재를 적극적으로 알리는 것에 반대 의사를 표명한 바 있다.

다른 관점에서는 고도로 발달한 문명이 외부와의 소통 자체를 경제적으로 비효율적이라고 판단할 가능성을 제기한다. 이들은 시뮬레이션된 현실과 같은 내부 세계 발전에 집중하여, 예측 불가능한 외부 문명과의 접촉에서 얻을 수 있는 잠재적 이익이 정보 전송에 필요한 자원이나 내포된 위험에 비해 미미하다고 여길 수 있다.

5. 12. 부적절한 신호 청취

외계 문명이 감지 가능한 신호를 방송하는 기간이 짧아, 인류가 이를 발견할 가능성이 낮을 수 있다. 이는 문명이 기술적으로 발전하면서 라디오와 같은 초기 기술에서 벗어난다는 가정에 기반한다.[113] 2006년 세스 쇼스택 Seth Shostak|세스 쇼스택eng은 ''스카이 & 텔레스코프'' 기사에서 "문명이 발전하고 통신 기술이 향상될수록 행성에서 나오는 라디오 누출은 약해질 가능성이 높다. 지구 역시 방송에서 누출이 없는 케이블과 광섬유로 점점 전환하고 있으며, 원시적이지만 명백한 반송파 방송에서 더 미묘하고 인식하기 어려운 확산 스펙트럼 전송 방식으로 바뀌고 있다"고 언급했다.[115] 또한, 태양광 발전 위성에서 지상 수신기로 전력을 전송하는 데 사용되는 마이크로파와 같은 다른 형태의 에너지 누출이 있을 수 있다.[114]

더 나아가, 고도로 발전한 외계 문명은 인류가 아직 개발하거나 사용하지 않는, 전자기 스펙트럼을 넘어서는 기술로 통신할 수도 있다.[116] 일부 과학자들은 진보된 문명이 중성미자를 이용해 신호를 보낼 수 있다고 가정한다.[117] 만약 이러한 신호가 존재한다면, 다른 과학적 목적을 위해 건설 중인 중성미자 검출기를 통해 감지될 가능성이 있다.[118]

또한, 항성간 탐사선이나 브레이스웰 탐사선과 같은 외계 탐사선으로부터 통신 신호가 지구에 도달하고 있지만, 인류의 기술 수준이 부족하여 이를 인식하지 못하고 있을 가능성도 제기된다. 예를 들어, Wow! 신호는 당시 전파 망원경이 특정 방향을 향하고 있을 때만 감지될 수 있었다.

우주인 측이 아직 지구와 인류의 존재를 감지하지 못했기 때문에 의도적인 통신 시도를 하지 않고 있을 가능성도 있다 (이는 SETI의 역설적 측면이다). 비록 은하수 내에 생명체가 존재 가능한 지구형 행성이 수백억 개에 달할 것으로 추정되지만, 현재 인류의 기술로 실제로 발견한 태양계 외 행성은 극히 일부에 불과하며, 이들 중 인류가 메시지를 보낸 대상은 더욱 적다.

5. 13. 짧은 관찰 기간

외계 문명이 감지 가능한 신호를 방송하는 기간이 짧아, 이들을 발견할 가능성이 줄어들 수 있다. 일반적으로 문명이 기술 발전을 통해 라디오를 벗어난다는 가정을 한다.[113] 그러나 태양 위성에서 지상 수신기로 전력을 전송하는 데 사용되는 마이크로파와 같은 다른 누출이 있을 수 있다.[114]

2006년 ''스카이 & 텔레스코프'' 기사에서 세스 쇼스택(Seth Shostak)은 첫 번째 요점에 관해 다음과 같이 언급했다. "게다가, 한 행성에서 나오는 라디오 누출은 문명이 발전하고 통신 기술이 좋아질수록 약해질 가능성이 높습니다. 지구 자체도 방송에서 누출이 없는 케이블과 광섬유로 점점 전환하고 있으며, 원시적이지만 명백한 반송파 방송에서 더 미묘하고 인식하기 어려운 확산 스펙트럼 전송으로 전환하고 있습니다."[115]

더 나아가, 진보된 외계 문명은 전자기 스펙트럼에서 방송을 넘어 발전하여 인류가 개발하거나 사용하지 않는 기술로 통신할 수도 있다는 가설이 있다.[116] 일부 과학자들은 진보된 문명이 중성미자 신호를 보낼 수 있다고 가정한다.[117] 만약 이러한 신호가 존재한다면, 다른 목적으로 현재 건설 중인 중성미자 검출기로 감지될 수도 있다.[118]

5. 14. 너무 먼 거리

페르미 역설의 두 번째 질문은 "왜 우주의 다른 곳에서는 지적 생명의 징후가 없는가?"이다.[27] 이 질문에 대한 한 가지 설명은 외계 문명과 지구 사이의 거리가 너무 멀다는 점이다. 먼 은하의 경우, 광활한 우주적 거리가 외계인의 지구 방문 부족을 설명할 수 있다.[29]

설령 외계 문명이 존재하고 성간 여행 기술을 가지고 있다 하더라도, 우주는 매우 넓기 때문에 광속이라는 물리적 한계에 부딪힌다. 외계 문명이 탐사나 통신을 시도한다고 해도, 그 신호나 탐사선이 지구에 도달하기까지는 상상하기 어려운 긴 시간이 필요하다. 예를 들어, 외계 문명에 의한 전천체 탐사 계획이 실제로 진행 중이라 하더라도, 그것이 아득히 먼 곳에서 시작되었다면 아직 지구에는 도달하지 못했을 수 있다.

더욱이, 우주의 팽창은 이러한 거리 문제를 더욱 심화시킨다. 특히 암흑 에너지의 영향으로 우주는 가속 팽창하고 있으며, 이로 인해 은하 간의 거리는 점점 더 빠르게 멀어지고 있다. 지구인이 속한 라니아케아 초은하단과 다른 초은하단 사이의 거리는 물론, 라니아케아 초은하단을 구성하는 은하단 사이의 거리조차도 시간이 지남에 따라 멀어지고 있다. 드 시터 우주론에 따르면, 먼 미래에는 은하와 안드로메다 은하의 충돌 합체 이후 형성될 밀코메다 주변의 국부은하군 외에는 다른 은하들을 관측하는 것조차 불가능해질 수 있다(팽창하는 우주의 미래). 이는 초광속 통신이나 초광속 항법과 같은 기술이 없다면, 다른 초은하단에 존재하는 문명과의 접촉은 물론, 존재 자체를 인지하는 것조차 불가능해짐을 의미한다.

또한, 고도로 발달한 문명이라 할지라도, 현재 인류의 기술 수준으로는 상상하기 어려운 막대한 에너지와 자원이 필요한 성간 여행을 실현하는 것은 기술적으로 매우 어려울 수 있다. 따라서 외계 문명이 존재하더라도 너무 멀리 떨어져 있거나, 우주 팽창으로 인해 계속 멀어지고 있거나, 기술적 한계 때문에 인류가 그 존재를 확인하거나 접촉하기 어렵다는 것이 페르미 역설에 대한 한 가지 설명이 될 수 있다.

5. 15. 의도적인 은폐

외계 문명이 존재하지만, 인류가 그 증거를 찾지 못하는 이유가 그들이 의도적으로 자신들의 존재를 숨기거나 지구와의 접촉을 피하기 때문이라는 가설들이 있다.

대표적인 가설 중 하나는 동물원 가설 또는 보호 구역 가설이다. 이는 고도로 발달한 외계 문명이 지구를 일종의 자연 보호 구역이나 동물원으로 간주하여, 지구 문명의 자연스러운 발달 과정을 방해하지 않기 위해 의도적으로 접촉을 피하고 관찰만 한다는 생각이다. 창작물에서는 종종 "미개 행성 보호 조약"과 같은 형태로 묘사되기도 한다. 이와 유사하게, 플라네타리움 가설은 외계 문명이 지구 주위에 거대한 장치를 설치하여 인류에게 실제 우주가 아닌 조작된 우주의 모습을 보여줌으로써 자신들의 존재를 숨긴다는 주장이다.

류츠신의 소설 삼체 II 암흑 숲에서 제시된 암흑 숲 가설은 또 다른 관점을 제공한다. 이 가설에 따르면, 우주는 마치 어두운 숲과 같아서, 각 문명은 다른 문명에게 자신의 위치를 노출하는 것이 곧 생존에 위협이 될 수 있다고 판단한다. 문명 간의 거리와 문화적 차이로 인해 상호 신뢰가 불가능하며, 기술 발전 속도를 예측할 수 없기 때문에, 다른 문명을 발견하는 즉시 제거하는 것이 가장 안전한 생존 전략이라는 것이다. 따라서 모든 문명은 생존을 위해 필사적으로 자신을 숨기려 하며, 이것이 인류가 외계 문명의 증거를 찾지 못하는 이유라고 설명한다.

일부에서는 외계 문명이 이미 지구에 도달했지만, 그 존재를 숨기고 있다고 주장하기도 한다. UFO 음모론은 각국 정부가 외계인의 존재나 방문 사실을 알고 있으면서도 사회적 혼란 등을 우려하여 이를 은폐하고 있다고 본다. (맨 인 블랙과 같은 존재가 정보 통제 역할을 한다는 상상도 이에 포함된다.) 또는 외계인이 지구 환경에 적응하여 잠복하거나 지구 생명체로 의태하여 정체를 숨기고 있다는 주장도 제기된다.

고도로 발달한 문명은 기술적 특이점을 넘어 정신 전송 등을 통해 시뮬레이션된 현실 속에서 살아가는 것을 선호하게 되어, 외부 우주나 다른 문명과의 접촉에 더 이상 관심을 두지 않게 된다는 가설도 있다. 이 경우, 그들은 물리적인 우주 탐사나 확장에 대한 동기를 잃고 내향적인 상태가 되어 인류에게 발견되지 않을 수 있다.

5. 16. 제한적인 의사 소통

외계 문명이 감지 가능한 신호를 방송하는 기간이 짧아 인류가 이를 발견할 가능성이 낮아질 수 있다. 일반적으로 문명은 기술이 발전함에 따라 라디오 신호 유출이 적은 방식으로 통신 기술을 개선하거나[113], 케이블이나 광섬유처럼 누출이 적은 방식으로 전환한다고 가정한다. 세스 쇼스택(Seth Shostak)은 2006년 ''스카이 & 텔레스코프'' 기사에서 이러한 경향을 지적하며, 원시적인 방송 방식에서 더 감지하기 어려운 확산 스펙트럼 전송 등으로 변화할 가능성을 언급했다.[115] 또한, 태양 위성 전력 전송 등에 사용될 수 있는 마이크로파와 같은 다른 형태의 신호 누출 가능성도 존재한다.[114]

더 나아가, 고도로 발전한 외계 문명은 인류가 아직 개발하지 못했거나 사용하지 않는 방식으로 통신할 수도 있다.[116] 예를 들어, 일부 과학자들은 진보된 문명이 중성미자를 이용해 신호를 보낼 수 있다고 추측하며,[117] 이러한 신호가 존재한다면 현재 다른 목적으로 건설 중인 중성미자 검출기를 통해 감지될 수도 있다.[118]

다른 관점에서는 외계 문명이 존재하지만, 여러 이유로 인류와 접촉하지 않거나 그 증거를 찾기 어렵다고 설명한다.

  • '''의도적인 비접촉''':
  • 동물원 가설: 외계 문명이 지구를 일종의 보호 구역이나 동물원으로 간주하여, 인류 문명에 영향을 주지 않기 위해 의도적으로 접촉을 피한다는 가설이다. 이는 미개 행성 보호 조약과 같은 형태로 나타날 수 있으며, 지구인에게 거짓된 우주를 보여주어 접촉을 막는다는 플라네타리움 가설도 관련된다.
  • 암흑 숲 이론: 류츠신의 소설에서 제시된 가설로, 우주 문명 간의 깊은 불신(의심 연쇄)과 기술 발전의 예측 불가능성 때문에, 다른 문명을 발견하는 즉시 파괴하는 것이 생존을 위한 최선의 전략이라고 본다. 따라서 모든 문명은 자신의 존재를 숨기려 하며, 이것이 우리가 외계 문명의 증거를 찾지 못하는 이유라는 설명이다.

  • '''탐지 및 인식의 한계''':
  • SETI의 역설: 단순히 외계 문명과 인류가 서로를 아직 탐지하지 못했을 가능성이다. 인류가 발견한 태양계 외 행성의 수는 방대한 우주에 비해 극히 일부이며, 메시지를 보낸 대상은 더욱 적다.
  • 인식 불가능한 통신: 항성간 탐사선이나 브레이스웰 탐사선 등이 보낸 통신 신호가 이미 지구에 도달했을 수 있지만, 인류의 기술 수준으로는 이를 인식하거나 해독하지 못할 수 있다. Wow! 신호처럼 특정 조건에서만 감지 가능하거나, J002E3처럼 간접적인 증거로만 추정되는 경우가 있을 수 있다.

  • '''물리적 제약''':
  • 광속의 한계: 외계 문명이 존재하고 탐사를 시작했더라도, 광활한 우주 공간과 광속이라는 물리적 한계 때문에 아직 지구에 도달하지 못했을 수 있다. 우주의 인플레이션으로 인해 초은하단 간의 거리가 빛의 속도보다 빠르게 멀어지고 있어, 초광속 통신이나 초광속 항법 없이는 다른 초은하단의 문명이 우리에게 접근하는 것 자체가 불가능할 수도 있다. 드 시터 우주론에 따르면, 미래에는 국소 은하군 외부의 은하들이 사상의 지평선 너머로 사라져 관측조차 불가능해질 수 있다.

5. 17. 위험한 의사 소통

우주 문명 간의 소통 시도나 자신의 존재를 알리는 행위 자체가 위험할 수 있다는 가설이 존재한다. 대표적인 예시로는 류츠신의 소설 삼체 II 암흑 숲에서 제시된 암흑 숲 이론이 있다.

이 이론에 따르면, 우주 문명들은 서로 간의 광대한 거리와 문화적 차이로 인해 상호 이해나 신뢰를 구축하기 어렵다(의심 연쇄). 또한, 어떤 문명이든 기술적으로 급격히 발전할 가능성이 존재하므로, 현재 기술 수준이 낮아 보이는 문명이라도 미래에는 위협적인 존재가 될 수 있다. 이러한 불확실성과 불신 속에서, 다른 문명의 존재를 인지했을 때 생존을 위한 가장 합리적인 전략은 상대가 자신을 발견하기 전에 선제적으로 파괴하는 것이 될 수 있다. 따라서 우주의 여러 문명은 잠재적인 공격의 목표가 되지 않기 위해 자신의 존재를 적극적으로 숨기려 할 것이며, 이는 페르미 역설, 즉 '우주의 침묵'에 대한 한 가지 설명이 될 수 있다.

물리학자 스티븐 호킹 역시 비슷한 관점에서, 인류가 외계 문명을 향해 먼저 적극적으로 신호를 보내는 행위(액티브 SETI)에 대해 경고한 바 있다. 이는 아직 알 수 없는 외계 문명의 의도를 고려할 때, 섣부른 접촉 시도가 오히려 인류에게 예측 불가능한 위험을 초래할 수 있다는 우려 때문이다.

다른 한편으로, 동물원 가설은 고도로 발달한 외계 문명이 의도적으로 지구와 같은 미성숙한 문명과의 접촉을 피하고 있다는 주장이다. 이는 마치 인류가 자연보호 구역의 동물들을 보호하듯, 외계 문명이 지구 문명의 자연스러운 발전을 방해하지 않거나 접촉으로 인해 발생할 수 있는 혼란을 피하기 위해 일종의 '관찰' 또는 '보호' 상태를 유지하고 있다는 생각이다. 이 가설 역시 외계 문명이 존재함에도 불구하고 우리가 그 증거를 찾지 못하는 이유를 설명하려는 시도 중 하나이다.

5. 18. 의도적인 회피 (동물원 가설)

동물원 가설( Zoo Hypothesis영어 )은 외계 문명이 존재하지만, 인류 문명에 미칠 영향을 고려하여 의도적으로 접촉을 피하고 있다는 주장이다. 이 개념은 콘스탄틴 치올코프스키가 1933년 미발표 원고에서 처음 제시한 것으로 알려져 있는데, 그는 인류가 아직 고등 문명과의 접촉에 대비되지 않았다고 보았다.[14][15]

이 가설은 때로 보호 구역 가설이라고도 불리며, 고등 문명이 마치 인류가 자연 보호 구역의 동물을 대하듯 지구를 보호하거나 관찰만 하고 있을 가능성을 시사한다. 이는 외계 문명이 지구 문명에 개입했을 때 발생할 수 있는 혼란을 피하거나, 미성숙한 문명을 보호하려는 의도일 수 있다. SF 작품 등에서는 '미개 행성 보호 조약'과 같이, 우주로 진출할 능력이 없는 문명에는 개입하지 않는다는 성간 규약이 존재할 수 있다는 아이디어로 표현되기도 한다.

관련된 가설로는 플라네타리움 가설이 있다. 이는 외계 문명이 인류의 관측 기술 발전과 무관하게, 마치 플라네타리움처럼 지구에 조작된 우주의 모습을 보여주어 자신들의 존재를 숨기고 있다는 주장이다.

5. 19. 의도적인 고립 (플라네타륨 가설)

외계 문명이 존재하지만, 어떤 이유로 인류와 접촉하지 않거나 그 존재를 숨기고 있다는 가설이다. 이는 페르미 역설에 대한 하나의 설명 방식이 될 수 있다.

  • 동물원 가설 (Zoo Hypothesis): 고도로 발달한 외계 문명이 지구를 일종의 보호 구역이나 동물원처럼 취급하여, 인류 문명의 자연스러운 발전을 방해하지 않기 위해 의도적으로 접촉을 피한다는 가설이다. 마치 인류가 자연 보호 구역의 동물들을 관찰하되 직접 개입하지 않는 것과 유사하다. 외계 문명은 인류가 특정 기술적, 사회적 수준에 도달할 때까지 기다리거나, 혹은 영원히 관찰만 할 수도 있다. 이는 인류 문명에 대한 외계 문명의 윤리적 고려나, 혹은 접촉으로 인해 발생할 수 있는 예측 불가능한 혼란을 피하려는 의도일 수 있다. 창작물에서는 흔히 '미개 행성 보호 조약'과 같은 형태로 묘사되기도 한다.

  • 플라네타리움 가설 (Planetarium Hypothesis): 외계 문명이 인류에게 실제 우주가 아닌, 조작된 가상의 우주를 보여주고 있다는 가설이다. 이는 동물원 가설과 유사하지만, 단순히 접촉을 피하는 것을 넘어 적극적으로 인류의 관측을 통제하고 있다는 점에서 차이가 있다. 마치 플라네타리움이 밤하늘을 모방하여 보여주듯이, 외계 문명이 인류 주변의 우주 환경을 인공적으로 구축하여 자신들의 존재를 숨기거나 인류의 우주 진출을 막고 있다는 주장이다. 이 가설에 따르면, 인류가 아무리 발전된 관측 장비를 개발하더라도 외계 문명이 설정한 '무대 장치' 너머의 진실을 알 수 없게 된다.


이러한 가설들은 외계 문명의 존재를 가정하면서도 왜 우리가 그들을 발견하지 못하는지에 대한 설명을 제공한다. 하지만 현재로서는 이러한 가설들을 과학적으로 검증할 방법이 없다는 한계가 있다.

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