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외계인이 있다고 생각하는 이유
이론1 ; 드레이크 , 이론2 ; 아이작 아시모프, 이론3 ; 스티븐 호킹

드레이크 이론

우리 은하계 안에 존재하는 지적 문명의 수를 조사하기 위해서 드래이크는 다음과 같은 식을 제안하였다 .

N = R*×fp×ne×fl×fi×fc×L

N : 우리 은하계 안에 존재하는 지적 문명의 수
R* : 은하계 안에서 별이 탄생하는 속도 ( 1년 동안 탄생하는 별의 개수 )
fp : 그 별이 행성계를 가질 비율
ne : 행성의 수
fl : 생명의 존재가 가능한 행성의 비율
fi : 고도의 문명을 가질 정도로까지 진화하는 생명체가 그 행성에 턴생할 비율
fc : 그 생명체가 다른 천체와 교신을 할 만큼 고도의 문명을 가질 비율
L : 그와 같은 문명의 수명
그럼, 지구 밖의 문명의 수 N 이 어느정도 되는지를 검토해 보자 .

은하계 안에서 별의 탄생 속도 R* 은 1년동안에 20개 정도로 생각되고 있다 .
원시별을 둘러싸고 있는 먼지 디스크의 관측 등으로 , 탄생하는 별은 상당한 비율로 행성계를 가질 가능성이 있다는 것을
알 수있다 . 여기서 가령 5 % 의 별이 행성계를 가진다고 하고 , fp 를 0.05로 하자 . 행성의 존재가 유일하게 확인되어 있는 태양계 에서는 , 행성의 수 ne 는 9이다 . 9개의 행성 중에서 생명이 존재하는 조건을 갖추고 있는 것은 지구 뿐이다 .

그러므로 fl 은 1/9 로 해 두자 . 이와 같은 행성에서 실제로 생명이 탄생하고 , 고도의 문명을 가지게 될 비율 fi 은 분명하지 않다 . 지구에 국한하여 말하자면 1 이지만 , 그렇지 않은 천체도 많을 것이므로 , fi 는 0에서 1사이의 어떤 값을 취할지 알 수가 없다 .
여기서는 100개의 행성에 대하여 1개 , 즉 0.01로 해 보자 . 인류는 마침내 다른 천체와 교신을 할 단계까지 왔다 . 때문에 앞에서와 마찬가지로 지구에 국한시켜 말하면 fc 는 1이 지만 , 다른 천체의 경우는 알 수가 없다 . 여기서는 0.3으로 해 두자 . L 에 대하여는 전혀 알 수 가 없다 .
고도의 문명은 전쟁이나 환경 파괴에 의해 의외로 빨리 멸망할지도 모르고 , 이들 문제를 극복하여 몇 억년이나 번 영할지도 모른다 . 이방정식을 계산하는 사람들의 개인적인 의견에 따라 다르겠지만 여기서는 10만년 이라고 가정 하자 .

이상의 수치를 대입하여 계산하면 , N 은 333이 된다 . 결국 우리는 333의 지구 밖 문명과 저촉할 수 있는 가능성 이 있다고 할 수 있다 . 이 수의 많고 적음에 대해서는 생각하는 사람의 가치관에 달려있다 . 여기서 N 이 1 이하 라면 우리는 은하계에서 유일한 지적 생명체가 되는 것이다 .

여러분들도 자신의 관점에서 지적 생명체의 수를 계 산해 보세요 !





아이작 아시모프
이론

아이작 아시모프는 우리은하계에 존재하는 지적 생명체에 대해 13단계로 구분하여 그 수를 헤아리고 있다 .

이는 드레이크 방정식과 유사하다는 생각이 들기도 한다 . 13단계를 차례로 나타내면 다음과 같다 .

① . 우리 은하계 내의 항성의 수는 3,000억 개다 .
② . 우리 은하계 중의 행성 계의 숫자는 2,800억 개다 .
③ . 우리 은하계에서 태양과 같은 별들을 공전하는 행성 계의 수는 750억 개다 .
④ . 우리 은하계 내에 생명체가 실제로 살 수 있는 생물권을 갖는 태양과 유사한 별의 수는 520억 개다 .
⑤ . 우리 은하계에 있는 태양을 닮은 , 그리고 유용한 생존대를 갖고 있는 제 2세대 종족 1 의 별의 수는 52억 개다 .
⑥ . 우리 은하계에서 유용한 생물권을 갖고 있으며 그 생물권 안에 한 개의 행성이 돌고 있는 제 2세대 종족 1의 별의 수는 26억 개다 .
⑦ . 은하계 내에 있는 생물권을 갖고 있으며 그 속에 지구와 같은 행성이 존재하는 태양과 유사한 2세대 종족 1의 별의 수는 13 억 개다 .
⑧ . 우리 은하계 내에 존재하는 생존 가능한 행성의 수는 6억 5천만 개다 .
⑨ . 우리 은하계 내에서 생명체를 갖고 있는 행성의 수는 6억 개다 .
⑩ . 우리 은하에서 다세포 생물을 갖는 행성의 수는 4억 3,300 만 개다 .
⑪ . 우리 은하에서 육지 생물이 풍부한 행성의 수는 4억 1,600만 개다 .
⑫ . 우리 은하에 존재하는 기술 문명이 발달된 행성은 3억 9,000 만 개다 .
⑬ . 우리 은하계에서 현재 기술 문명이 존재하고 있는 행성의 수는 530,000 개다 .


이는 아시모프가 내린 결론만을 발췌한 것이다 . 그럼 이런 수는 어떻게 나오게 됐을까 ?
여기서 아시모프는 보편성의 원리를 많이 이용하였다 . 태양계와 다른 항성 계를 비교함으로서 어떤 수치를 얻어내 었다 .

우선 첫 번째 결론에서 항성의 수는 3,000억 개라 하였는데 , 이는 윌리엄 허쉘 ( 1784 ) 에서부터 샤프리 ( 1920 )를 거쳐 로버트 줄리우스 트러플러 ( 1930 )에 의해 최종적으로 밝혀진 은하계의 구조에서 알 수 있다 . 이 중에서 태양과 행성들이 같은 먼지와 가스의 소용돌이에서 모두가 같은 과정을 통해 형성되었다는 성운설에서 우주에는 항성이 존재하는 만큼 많은 행성 계가 존재하여야 하므로 엄청나게 많은 행성 계가 존재하여야 한다 . 또한 태양을 생각해 볼 때 태양은 매우 느리게 자전하고 있으며 , 각운동량의 98% 의 질량이 엄청나게 작은 행성 들에게 있다는 것이다 .
만약 각운동량이 어떤 과정을 의해서 행성들이 만들어질 때 태양에서 행성들로 옮겨져 갔 다면 , 다른 항성의 경우에도 행성으로 각운동량이 전달되었다고 생각하는 것이 합당하다 . 그렇다면 어떤 항성이 행성 계를 구성하고 있기만 하면 상대적으로 자전 속도가 느려야만 할 것이다 . 자전 속도는 스펙트럼을 통해서 관찰한다 .
천문학자 크리스찬 토마스 엘베이는 무거운 별들이 더 빨리 자전하는 경향이 있음을 발견했다 . 따라 서 O, B , A ,F 형 별들이 빨리 자전하며 G, K, M 형 별들이 느리게 자전한다 . 그런데 무거운 별의 수가 그리 많 지 않으며 전체의 약 7% 에 불과하다 . 따라서 93%의 별들이 행성 계를 가질 수 있다고 여겨진다 . 여기서 두 번 째 결론이 얻어진다 .

기조력이 너무 크게 되면 지구와 달처럼 한쪽 면만을 보게 된다 . 이렇게 되면 생물체가 살 수 없게 될 것이다 . 또한 플레어가 발생하는데 이 것이 그 별에서 나오는 빛과 열을 50% 정도까지 증가시킨다면 그 별의 행성은 생물 체가 살아가기에는 너무 불규칙적이다 . 또한 행성이 너무 작을 경우 기조력의 영향으로 생물체가 살아갈 수 없게 된다 . 따라서 질량 적어도 태양의 1/3은 되어야 한다 .이러한 것을 따져 봤을 때 은하계 전체에서 25% 가 태양 과 같이 생명체의 배양기로서 적합할 만한 별들이다 . 여기서 세 번째 결론이 얻어진다 .

세 번째 결론에서 750억 개에 해당하는 별들을 분리해 보면 ,

300억개 : 단독성
250억개 : 작은 별과 연성계를 형성
180억개 : 각각이 복합 쌍성계를 이룸
20억개 : 거성을 갖는 쌍성계를 형성 과 같이 된다 .

이중에서 다시 한 번 우리 은하계 내에 유용한 생물권을 갖는 별의 수를 헤아려보면
우선 단독성 으로 존재할 때 300억개 , 180억개의 쌍성 중에 1/3 인 60억개 , 연성계를 이루고 있는 250억개의 별들 중에서 2/3 인 16억개 의 별을 합한 개수이다 . 이는 행성의 공전 궤도상의 문제로 인한 것이며 여기서 네 번째 결론이 얻어진다 .

우리 태양계의 행성 계와 유사한 행성 계를 형성할 수 있기 위해서는 새로운 별 , 즉 오래된 별들이 죽음을 맞이 하면서 생산하여 퍼뜨린 복잡한 원소들을 포함하는 가스 구름에서 만들어진 별 이어야 한다 . 태양은 50억년 전에 탄생되었으며 , 이때 은하계는 이미 탄생한지 100억년이 지난 상태였고 , 수억 개의 항성이 이미 죽은 후이므로 그때 태어난 태양은 새로운 별 , 즉 2세대 별이다 . 가스 구름으로부터 얼음 덩어리 , 바위 , 철 등이 형성된 원 소를 포함하는 2세대 별이 형성되었다 .그러므로 생명체의 배양기가 될 수 있는 태양과 유사한 2세대별인 종족 2 의 별만 생각하면 된다 . 여기서 우리는 다섯 번째 결론을 얻는다 .

미국의 천문학자 스테픈 H . 돌 의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 살펴 볼 때 만약 생물권이 상당히 넓다면 적어도 한 개의 행성은 실제로 생물권 내의 어딘가 에서 형성되어야 한다 . 이때 확률은 거의 1 이다 . 반면에 하트가 지구 의 과거 역사에 관해 컴퓨터 시뮬레이션한 것이 옳다면 거의 한 개의 행성도 생물권 내에서 형성될 가능성은 없어 생물권 내에 행성이 존재할 가능성은 0 이다 . 이는 너무 극단적인 것이기 때문에 이 두 결과의 중간인 1/2 로 그 확률을 잡으면 , 여섯 번째 결론이 나오게 된다

. 어떤 천체가 생물체가 살기에 알맞은 대기를 잡아두기 위해서는 어는 정도의 질량이 되어야 한다 .
간단히 말해서 생물권 내에 존재하는 적당한 질량의 천체는 지구와 유사한 성질을 갖게 되는 것이다 . 생물권 내에 존재하는 두 개의 천체 중에서 하나가 지구와 유사하다고 하면 일곱 번째 결론이 나온다 .

자전 속도 , 대기 , 자전축 과 같은 여러 가지 조건들을 생각해 보면 자전 속도는 밤과 낮의 주기에 관여하고 , 대기의 두텁고 얇고에 의해서 에너지원인 빛의 세기를 조정하는 등의 생존 가능한 환경을 만드는데 이러한 조건 들이 제약이 된다 . 생존 가능하다고 하는 것은 이러한 모든 조건들을 만족한다는 것으로 , 만약 모든 지구와 같 은 행성들에서 둘 중의 하나가 생존 가능하다고 한다면 , 여기서 우리는 여덟 번째 결론을 내릴 수 있다 .

지구가 생성된지 10억년이 지나서야 생명체가 탄생하였다고 하지만 , 이는 겨우 전 생애의 8%에 불과하다 . 보편 성에 원리에 의해 일반적으로 거주 가능한 행성으로서 평균 수명의 8% 정도가 지난 것은 생명체가 탄생한다고 볼 수 있다 . 항성이 일정한 비율로 생성된다고 하면 , x % 의 거주 가능한 행성은 아직 그 나이가 x밖에 되지 않았 다는 것을 뜻한다 . 이것은 8% 의 거주 가능 행성이 샘명이 탄생하기 위한 나이가 아직 안 됐다는 것을 뜻한다 . 다시 말해서 92% 의 거주 가능한 행성은 이미 생물이 살고 있을 만큼 진화했음을 뜻한다 . 여기서 우리는 아홉 번 째 결론을 내릴 수 있다 .

지구에 복잡한 생명체가 탄생한 것은 지구 탄생 후 40억년이 흐른 후이다 . 보편성의 원리를 적용하면 , 지구와 꼭 닮은 행성들에게도 이것을 적용시키면 , 그들 중 1/3 은 단세포 생물밖에 발달할 수 없는 젊은 행성들이다 . 여기서 우리는 열 번째 결론을 얻는다

. 지구 생명의 36% 가 지난 43억 년이 지나서야 비로소 많은 육지 생명이 나타났다 . 보편성의 원리에 의해 생존 가 능한 행성의 64% 가 풍부한 육지 생명체를 가지고 있다고 말할 수 있다 . 여기서 우리는 열한번째 결론을 얻는다 .

또한 문명이 나타나기까지 지구에는 46억 년의 세월이 흘렀고 , 이 시간은 지구 수명의 40% 에 해당하는 것이다 . 여기서 생존 가능한 행성의 60%가 문명을 발달시킬 만큼의 충분한 시간이 흘렀다고 볼 수 있다 . 여기서 우리는 열 두 번째 결론을 얻는다 .

마지막으로 지구와 같은 행성에서 문명이 처음으로 탄생한 후 그 행성이 생물의 고향으로 유지될 수 있는 시간의 1/740 동안만 문명이 지속된다 . 여기서 우리는 마지막 결론을 얻는다 . 결론으로 얻은 수치가 좀 크게 느껴지기도 한다 . 드레이크 방정식과 비교해서 많은 차이를 보이고 있지만 , 자기 나름대로의 기준을 가지고 계산한 것이다 .





스티븐 호킹
이론

여기서 논의하고 있는 문제는 생명이 우주의 어딘가에 존재하고 있을 확률이 어느 정도일까 하는 문제이다

먼저 우리와 같은 생명의 탄생에 대해서 이야기 해보자 .
보통 생명이라 하는 것은 질소와 인과 같은 소수의 원자를 동반한 탄소 원자의 사슬을 기본으로 하고 있습니다 . 여기서 탄소는 가장 풍부한 화학적 성질을 가지고 있기 때 문에 생명이 탄생할 수 있는 가능성이 가장 크다 . 그런데 탄소 원자가 존재해서 현재와 같은 성질을 갖기 위해 서는 물리상수와 시공의 차원에 이르기까지 미세한 조정이 필요하다 .

여기서 스티븐 호킹 박사는 인간원리 라는 것을 도입하고 있다 .
인간원리라는 것은 우주가 인간이 살기에 적합한 물리 조건을 갖추고 있는 것은 우연에 의 한 것이 아니라 필연에 의한 것이라는 원리이다 . 이는 만일 우주가 생명체에 적합한지 않았다면 , 우주가 정교하 게 조정되어 있는 이유에 대해 질문을 제기할 인간이 존재하지 않을 것이라는 자명한 진리에 기초를 두고 있다 . 인간 원리에는 강한 인간 원리와 약한 인간 원리가 있다 . 강한 인간 원리는 우주는 우주 역사의 어떤 단계에서 생명과 인류를 양육할 수 있는 성질을 갖지 않으면 안된다는 주장을 말한다 .

여기서는 많은 다른 우주가 존재하 고 그 우주들은 서로 다른 물리상수를 갖는다고 생각한다 . 이 중 소수의 우주에서만 물리상수가 적합하기 때문에 생명 계의 구성 원소로서 움직이는 탄소원자와 같은 물질이 존재할 수 있게 된다 . 반면에 약한 인간원리 라는 것은 생명과 인류가 우주에서 발생하기 위해서는 물리 상수나 우주의 물리량은 우연에 의해서가 아니라 , 어떤 범 위 안으로 선택된 값이 되지 않으면 안 된다는 주장이다 . 여기서는 물리상수의 값이 주어져 있다고 받아들인다 .
호킹은 이중에서 약한 인간원리를 택하고 있다 .


우주가 약 150억 년 전에 빅뱅으로 탄생했을 때 , 생명의 탄생에 필요한 탄소는 존재하지 않았다 . 하지만 여러 과정을 거치면서 수소가 만들어지고 여기서 헬륨 원자가 만들어지고 또 여기서 탄소 산소 철 원자가 만들어지게 되었다 . 이런 과정을 통해서 수세대에 걸쳐 항성들을 탄생시킬 원료를 얻게 되었다 . 또한 우리는 태양 이외의 다른 항성에서 그 주위를 돌고 있는 행성이 존재하는 것을 펄사를 통해서 알 수 있다 . 이 펄사의 주위를 도는 행성에는 이 펄사가 생길 때 이러나는 초신성 폭발 때문에 어떤 생물도 살지 않을 꺼라 생각한다 . 하지만 이는 우리 은하계에 있는 1천억 개의 항성들 주 상당수가 행성을 가질 수 있음을 암시하는 것이다 .

그러므로 생명 탄 생에 필요한 행성 조건은 , 빅뱅이후 약 40억 년부터 존재하고 있었을 것이다 . 또한 지구에서 출연한 초기 생명 체는 조건만 적합하다면 생명체가 자연 발생할 충분한 가능성이 있다는 사실을 암시하고 있다 .

약한 인간 원리에 의해 우주에는 생명체가 탄생하기 위해 어떤 조건이 주어져 있으면 또한 오래 전부터 많은 수의 행성이 존재했기 때문에 우주에는 지성을 가진 어떤 생명체가 존재하리라고 생각한다 . 그렇다면 , 아직까지 우 리를 방문한 외계인이 하나도 없었던 이유는 무엇일까 ?
호킹 박사는 이 이유를 4가지로 구분하고 있다 .

1. 생명이 나타날 확률이 매우 낮다 . 따라서 인간이 우주의 유일한 생명체일수도 있다 .
2. 생명이 나타날 확률은 어느 정도 있지만 , 지성체가 나타날 확률은 극히 적다 . 우리는 지능을 가진 생명을 진화의 불가결한 결과로 생각하는 경향에 너무 익숙해 있다 . 그러나 인간 원리는 우리들에게 그런한 논의에 신중해야 한다고 경고한다 .진화는 극히 우연적인 과정이며 , 지능 역시 수많은 가능 중에 하나에 지나지 않는다고 하는 편이 훨씬 타당할 것이다 .
3. 현재 우리들의 상태까지 진화할 확률은 어느 정도 있지만 , 문명이 발달한 후 자멸해 버렸다 .
4. 이 견해는 나 역시 가장 타당하다고 생각하고 , 스티븐 호킹 역시 가장 좋아한다고 말한 것이다 . 이 것은 지적 생명체의 다른 형태가 우주에 존재하고 있지만 , 우리들이 그것을 발견하지 못하고 있다는 견해이다 .

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