드레이크 방정식과 페르미 역설

  • 외계인은 대체 어디에? 

트레드밀 위에서 땀을 흘려가며 달리는 동안 바로 앞 TV에서는 <맨 인 블랙> 3편이 방영되고 있었어요. 이 작품 속에는 엄청난 외계인들이 다수 등장하는데 보신 분들은 잘 아시겠지만 대부분 사람의 모습을 하고 있답니다. 사람의 껍데기를 벗고 나면 외계인들의 기괴한 정체가 드러나죠. 사실 외계인이 등장하는 픽션은 차고 넘칩니다. 지구라는 아름다운 땅에 거대한 우주선을 이끌고 오는데 때론 신비롭기도 하고 때론 두려운 존재로 그려지기도 합니다. 물론 E.T와 같은 친근한 경우도 존재하죠. 가만히 보고 있노라면 외계 생명체의 문명은 늘 우리보다 앞서있었죠. 고도로 발전한 기술 덕분에(?) 지구를 찾아왔겠지만. 반대로 외계 문명이 우리보다 뒤처져 있을 가능성은 없을까요? 그래서 태양계에서는 흔적도 없는 것은 아닌지. 이 넓고 광활하며 무한한 우주에 우리 말고 또 다른 생명체가 없다는 것이 더 이해가 가지 않을 정도랍니다. 빛나는 별들 사이에 우리와 비슷한 생명체들이 어딘가에 존재하고 있을 거라는 생각을 하게 되면 참 흥미롭죠. 

어떤 기사에서 보니 천문학자들이 말하길, 우주에 약 2천 조개의 별이 존재한다고 했다는데요. 감히 셀 수도 없는 숫자죠. 물론 그 이상이 될 수도 있겠네요. 우주의 시작과 끝이 어디인지 모르니까요. 이렇게 거대한 숫자를 생각해 볼 때 지구라는 행성만 유일한 삶의 터전이라고 하는 것이 믿어지지 않을 정도죠. 개인적으로 어딘가에 분명히 존재할 거라는 생각이 지배적이랍니다. 왔다가 그냥 갔을 수도 있고 누군가는 만났었을 수도 있고 태양계에는 아예 없을 수도 있고 태양계와 비슷한 곳 어딘가에서 그냥 조용히 살고 있을 수도 있고. 

과거 프랭크 드레이크(Frank Drake)라는 천문학자가 있었다고 합니다. 우리 은하에서 인간과 교신할 수 있는 외계 문명의 존재 가능성을 확률적 접근 방법으로 어떤 방정식 하나를 그가 고안해 냈다고 하죠. 그리고 이를 드레이크 방정식(Drake equation)이라고 부릅니다. 방정식은 아래와 같습니다.

 드레이크 방정식  출처 : noirlab.edu드레이크 방정식  출처 : noirlab.edu

여기서 N은 우리 은하 내에 교신이 가능한 지적 외계 문명의 수입니다. 이를 풀어내려면 그 안에 담긴 항들을 알아봐야겠죠. 

R : 우리 은하 내에서 1년 동안 탄생하는 항성의 수

fp : 위 항성들이 행성을 가지고 있을 확률

ne : 항성에 속한 행성들 중 생명체가 살 수 있는 행성의 수

fl : 해당 행성에서 실제로 생명체가 탄생할 확률

fi : 탄생한 생명체가 지적 생명체로 진화할 확률

fc : 지적 생명체가 통신을 시도할 확률

L : 지적 문명이 존재할 수 있는 평균 지속 시간

드레이크 방정식의 각 항에 정확한 값을 부여하긴 어렵겠죠. 정확한 답이 있는 것이 아니니까요. 대략적인 숫자를 넣어서 풀어보면 약 12,500여 개의 외계 문명이 존재할 가능성이 있다고 했답니다. 적다면 적고 많다면 많은 숫자죠. 이 중에서 죄다 지구에 존재하는 기술보다 현저하게 떨어질 확률은 얼마나 될까요? 이 중에서 단 하나라도 우리보다 문명이고 기술이고 모두 발전한 상태라면? 그렇다면 왜 우리는 아직도 외계인을 만나지 못했을까요?

우리는 이것을 '페르미 역설(Fermi paradox)'이라고 부릅니다. 외계인의 존재 여부를 이야기할 때 늘 등장하는 이론인데요. 이탈리아의 물리학자인 엔리코 페르미(Enrico Fermi)가 처음 언급했다던 내용이죠. 과거 동료 과학자들과 식사를 하던 중에 외계인 이야기를 했다고 합니다. 방정식을 계산해 대략 100만 개가 넘는 문명이 우주에 존재해야 한다는 가설을 도출해 냈습니다. 예측에 불과하긴 해도 100만 개나 된다는 문명이 존재한다면 왜 지구에 오지 않았을까 하는 퀘스천 마크를 띄우게 됐다는데, 그렇게 생겨난 것이 바로 페르미 역설입니다.

어떤 외계인들이 실제 존재하고 있는데 우주여행을 한다던가, 다른 행성을 정복할 수 있는 능력을 갖고 있다면 왜 단 한 번도 지구에 오지 않았을까? 페르미 본인도 이러한 것에 포커싱 했다고 하는군요. 그럴 만도 했을 테죠. 페르미가 아주 궁금해했던 그 시절은 (1950년이라) 지금보다 천문학적 기술자체가 훨씬 뒤처져 있었을 테니 그저 이론과 역설에 묶여있었을 것 같네요. 

이런 상상도 해볼 수 있겠네요. 외계인이 어딘가에 존재하고 문명이라는 것을 발전시켜 어떤 구조물이라도 만들었다면 우리는 왜 어떠한 관측도 할 수 없었을까 하는 의문. 페르미가 집중했던 것은 직접적 접촉 부재, 그리고 뒤에 이야기한 것은 간접적 접촉 부재라고 합니다만 기술이나 문명이 훨씬 더 뒤떨어져있다고 한다면 그래서 관측을 하지 못했다면 그들의 '시대'는 이제 막 농업 같은 걸 시작했을지도 모릅니다. 말 그대로 원시적 환경이라는 것이죠. 충분히 그럴 수도 있다고 봅니다. 그러니 서로 마주할 수 없는 것도 당연한 답이 되겠군요. 

인간이 관측 가능한 이 드넓고 광활한 우주에서 기술 문명을 이루고 있는 존재가 오로지 '인간' 뿐이라는 확률은 매우 낮을 것입니다. 거주가 가능한 행성에 문명이 발전할 확률 그러니까 외계인이 존재하지 않을 것이라는 주장이 있다면 오히려 그게 더 비현실적일 수 있죠. 딱히 정답은 없는 것 같네요. 그저 추측이고 예상일 뿐. 우주라는 공간이 굉장하다는 것은 모두가 인지하고 있는 사실. 그 우주 안에서 우리는 그저 먼지 같은 존재죠. 이 좁다면 좁은 공간에서 아웅다웅 삶을 살아가고 있고요. 저 멀리 어느 공간에서도 우리와 똑같은 질문을 던지고 있지는 않을지?

"여보세요, 거기 누구 없소?"


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