우주 규모에서의 지구의 문명 수준은? 카르다셰프 스케일
Universe
지금까지 우리가 학교에서 받아온 교육에서는 '인간이 생물계의 정점이며, 현재 외계 생명체나 문명의 흔적은 확인되지 않았다'는 전제로 가르쳐 왔다고 생각합니다.
하지만 지금까지의 글에서 중점적으로 다루었듯이, 우선 미확인비행물체(UFO)가 지구에 온 것은 거의 확실해 보입니다(*1, *2). 그리고 잘 훈련된 구소련의 우주 비행사가 6명이 동시에 날개를 가진 인간형 발광체를 목격했다는 사례도 과거에 보고된 바 있습니다(*3).
만약 우리 말고도 이 은하계와 우주에 문명을 가진 생명체가 있다면 얼마나 발달된 문명이 존재할까요? 또한 우리 문명은 우주적 규모로 봤을 때 어느 정도 발달했을까요? 지난 글에서 언급한 UFO의 비행 성능으로 볼 때, 그들이 가진 기술은 현재 인류가 가진 과학기술을 훨씬 능가하는 것 같습니다. 이렇게 되면 우리가 받아왔던 가르침의 기본 전제가 바뀌게 됩니다.
이번에는 1960년대의 아주 오래된 연구이긴 하지만, 당시부터 이미 외계 생명체나 외계 문명에 초점을 맞춘 스케일이 큰 논문을 소개합니다. 이번에도 지구 인류의 기술을 넘어 은하계 수준의 기술, 우주 수준의 기술에 대해 생각을 확장하여 명상해 봅시다.
구 소련의 천문학자: 니콜라이 카르다셰프
1955년 구소련의 모스크바 대학을 졸업한 니콜라이 카르다셰프(N. S. Kardashev, *4)는 슈텐베르크 천문학 연구소의 연구원이 되어 강한 전자기파를 방출하는 천체 퀘이사(*5)에 대해 연구하게 됩니다. 그곳에서 외계에서 방출되는 전자파가 외계 문명의 신호일 가능성을 연구하며 외계 생명체 연구의 전문가가 되었습니다. 카르다셰프는 이미 이 시기부터 외계 생명체의 존재를 의식하고 1964년에 흥미로운 연구 논문을 발표했습니다(*6).
천체 간 통신의 가능성 탐구
카르다셰프는 당시 연구하던 퀘이사의 강한 전자기파 연구에서 힌트를 얻어 '광대한 우주에 존재하는 문명의 정보를 알기 위해서는 그 천체와의 통신이 가능하다는 것이 대전제 '라는 생각에 이르게 됩니다. 이러한 관점에서 지구를 넘어 우주를 향한 전자기파를 통한 통신의 가능성을 탐색해 나갔습니다.
우주 규모의 먼 천체와 통신하기 위해서는 먼저 '전자기파 신호의 출력이 일정 수준 이상, 은하에서 방출되는 열이나 전자기파에 의한 노이즈보다 강한 신호여야 한다'는 조건을 만족시켜야 하는데, 이를 위해 그림 2와 같은 계산 과정을 구축했습니다(그림 2. *6). (그림의 계산 내용 자체는 이해하지 않고 넘어가도 괜찮습니다.)
에너지 소비량에서 정보 출력의 파워를 추측한다.
카르다셰프는 '정보 출력의 중요한 요소인 파워는 그 문명의 에너지 소비량에 비례한다' 고 주장합니다. 여기서 그는 당시 세계의 에너지 투입/출력의 총량에 주목합니다. 당시 전 세계 에너지 생산/소비 동향을 조사한 자료(Figure 3, *7)에 따르면 목재→석탄→석유/가스 등 연료의 세대교체가 이루어질 때마다 에너지 생산 효율이 기하급수적으로 증가하는 것을 알 수 있습니다. 당시 데이터에 따르면 전 인류가 1초에 소비하는 에너지 총량은 약 4.0x10^19erg(현재 SI 단위로는 약 4.0x10^12W: 와트 )이며, 연간 증가량은 약 3~4%로 추산되고 있습니다(*7) .
에너지 소비량 증가 추정치
카르다셰프 씨의 계산에 따르면, 인류의 에너지 소비의 연간 증가분을 x%로 가정하면 다음과 같습니다,
[ t년 후의 에너지 소비량 = (1+x)^t = e^tx ] 로 대략적으로 계산할 수 있다고 합니다. 이에 따르면 3200년 후 인류의 에너지 소비량은 4×10^33 erg/sec (4×10^26W: 와트)가 되어 태양이 생산하는 에너지와 같아지고, 5800년 후에는 태양의 10^11배(태양 약 1000억 개 분량)의 에너지를 생산하게 될 것이라고 추측하고 있습니다.
당시 추측의 타당성
이러한 카르다셰프의 전망은 언뜻 비약적인 이론처럼 들릴 수 있지만 어떤 면에서는 인류의 기술 진화가 기하급수적으로 늘어나는 것이 입증된 바 있습니다. 컴퓨터 업계에는 유명한 법칙으로 '무어의 법칙'이라는 것이 있습니다. 이는 고든 무어(Gordon Moore)에 의해 ' 집적회로의 밀도(=컴퓨터 성능)는 매년 2배의 속도로 향상된다 '는 것이 카르다셰프 논문과 거의 비슷한 시기인 1965년에 연구 보고된 바 있습니다(*8).
그리고 놀랍게도 Figure 4의 그래프에서 볼 수 있듯이 당시 보고 이후 50년 이상이 지난 지금도 그 법칙에 따라 매년 2배의 속도로 컴퓨터의 성능이 계속 향상되고 있습니다 (*9). 따라서 카르다셰프 씨의 에너지 소비량 추산도 타당성이 높다고 볼 수 있습니다.
에너지 소비량에 따라 문명 수준을 계층화한 카르다셰프 스케일
카르다셰프는 인류의 에너지 소비량 추정을 통해 문명 수준을 다음 세 가지로 나누었습니다(Figure 5, *6, *10).
Type I: 에너지 소비량이 현재 지구의 수준에 해당한다. 4×10^12 와트 (Fig 5는 후술할 Carl Sagan의 제안에 근거한 것이므로 수치가 약간 다르다).
Type II: 에너지 소비량이 태양의 생산 에너지와 비슷하다. 4×10^26 와트를 기준으로 한다. “다이슨 구체(Dyson sphere: 후술)” 건설이 가능한 수준.
Type III: 에너지 소비량이 은하계 전체의 생산 에너지(약 태양 1000억 개 분량)와 맞먹는 수준. 대략 4×10^37 와트.
이 카르다셰프 스케일을 다시 말하면, Type I=행성 1개 분량의 에너지, Type II=태양과 동등한 항성 1개 분량의 에너지, Type III=은하계 1개 분량의 전체 에너지를 사용할 수 있는 문명 수준이라고 설명할 수 있습니다. 이는 당시에도 상상을 훨씬 뛰어넘는 발상의 수준이 아니었을까 싶습니다.
칼 세이건(Carl Sagan)에 의한 보정
그로부터 약 10년 정도 지난 1973년 미국의 천문학자 칼 세이건(Carl Sagan)이 발행한 저서 “The Cosmic Connection. An Extraterrestrial Perspective(우주와의 연결, 외계인의 관점 *11)”에서 우주에 대한 새로운 관점을 제시합니다. An Extraterrestrial Perspective *11)"에서 카르다셰프 스케일의 보정안을 제창하고 있습니다. 이 저서에서는 태양과 동등한 항성의 전체 에너지(약 10^26W:와트)를 사용할 수 있는 문명을 Type II, Type II의 1/10^10(100억분의 1)=10^16W(행성 수준)를 Type I, Type II의 10^10배(100억 배)=10^36W(은하 수준)를 Type III로 정의했습니다. Figure 5는 이 보정된 스케일(*11) 을 기준으로 그려진 것으로 원판의 카르다셰프 스케일(*6)과 약간 어긋난 것은 이 때문입니다.
지구의 문명 수준은 Type 몇 단계?
세이건 씨가 수정한 카르다셰프 스케일에서는 그 문명의 소비 에너지가 10^16W라면 Type 1.0, 10^17W라면 Type 1.1, 10^18W라면 Type 1.2, 이렇게 10배가 될 때마다 스케일이 0.1씩 상승하도록 설정되어 있습니다. Type I→Type II→Type III로 딱 10^10배로 되어 있는 것은 그 사이에 있는 문명도 0.1 단위로 표현하기 쉽도록 고려된 것으로 생각됩니다.
그래서 중요한 지구의 문명 수준인데, 당시 데이터에서 지구의 소비 에너지를 10^12W 정도라고 가정하면 지구의 문명 수준은 Type 0.7 정도일 것이라고 세이건 씨는 주장하고 있습니다. 우주 규모로는 Type I에 미치지 못하는 개발도상 행성일지도 모릅니다.
1964년 카르다셰프 스케일의 선견지명
지금으로부터 50여 년 전만 해도 '외계인/외계 생명체'라고 하면 공상과학 소설이나 픽션의 세계라고 생각하기 쉽습니다. 실제로 카르다셰프 씨가 외계 문명 탐사에 착수하게 된 계기가 된 미지의 우주 전파가 퀘이사(*5)로 밝혀졌는데 이러한 상식에 얽매이지 않는 연구 관점은 당시로서는 귀중한 것이었다고 합니다. 그리고 카르다셰프의 “인류의 기술 발전이 기하급수적으로 증가할 것”이라는 추정은 다음 해에 무어에 의해 비슷한 예측이 제시되었고 (*8), 실제로 이후 50년간 거의 예측대로 기술이 발전하고 있는 것은 두 사람의 선견지명이 매우 뛰어났음을 증명합니다.
또한 태양의 전 에너지와 은하계의 전 에너지를 사용하는 문명의 존재를 정의하는 등 그 발상의 스케일도 우리의 상식을 깨는 장대한 것이라고 할 수 있습니다.
카르다셰프가 예상하지 못했던 일?
21세기에 들어서면서 최근 들어 'UFO가 실재한다'는 것이 국제적인 인식이 되어가고 있으며, 외계 생명체라는 것도 거의 확실시되고 있습니다. 카르다셰프 스케일은 “천체 간 통신을 확립하는 데 필요한 에너지”라는 전제로 계산됩니다. 그의 연구의 계기 역시 우주의 강한 전파가 계기가 된 것처럼 “멀리 떨어진 천체에 신호를 송수신할 수 있는 에너지 한계”라는 관점에서 계산이 구축되어 있습니다.
하지만 “ 사실 그들은 이미 와 있었던 것 ”이 아닐까요? 물론 카르다셰프 등의 생각대로 인류의 문명은 기하급수적으로 발전하고, 마찬가지로 어딘가에 존재하는 외계 생명체의 문명도 기하급수적으로 발전하여 언젠가는 항성 하나의 전 에너지를 사용할 수 있을 만큼의 기술을 발전시킬지도 모릅니다. 다만 그러한 기술을 가진 문명이 통신 기술을 사용하는 것보다 '직접 올 수 있다'는 수준까지 도달할 가능성이 높을 것으로 생각됩니다.
더 먼 과거부터 외계 문명이 내려왔을 가능성
더 추측해 보면 외우주의 고도로 문명이 발달한 행성에서는 수백 년, 아니 수천 년 전부터 지구를 향해 메시지를 보내고 있었을지도 모릅니다. 기적적으로 유기체로 이루어진 생명체가 살 수 있는 지구를 향해 수백 광년 떨어진 별에서 신호를 계속 보내고 있었을 가능성도 있습니다. 어쩌면 “ 지구에서 우리에게 메시지를 보낼 수 있을 때까지 문명의 진화를 기다리는 것보다 직접 가는 것이 더 빠르지 않을까? ” 라는 결정을 내렸을지도 모릅니다.
그림 7은 일부에 불과하지만 기원전부터 지구에 존재했던 고대 문명의 대표적인 예입니다. 수메르, 메소포타미아 문명, 이집트 문명, 마야 문명 등 고대 유적과 벽화, 문자 등 많은 문명의 흔적이 현재까지 남아있습니다. 그 중에는 ' 알려지지 않은 태양계의 행성이나 별들/날개를 가진 인간형 존재/이형 머리를 가진 신/공중에 떠 있는 탈 것의 그림' 등 지구상의 것이라고는 생각되지 않는 것들이 그려져 있으며, 그 중에는 현대에 이르기까지 수수께끼가 풀리지 않은 것도 많이 존재합니다.
학교 교육에서는 아무런 설명 없이 '과거 인류는 이런 문명을 가지고 있었다'고 가르쳐 왔지만, 원시인과 같은 인류가 스스로의 힘으로 갑자기 이런 문명을 세계 각지에서 동시다발적으로 발전시킨 것일까요? ' 넓은 우주에 인류 이외의 생명체는 거의 없다', '인류는 수천만 년에 걸쳐 원숭이에서 진화했다'고 아무런 의심 없이 교육받아왔지만, 'UFO가 실재했다', '인류보다 훨씬 고도의 기술을 가진 지적 생명체가 있었다', '선사시대 이전부터 이미 지구와 접촉하고 있었다'는 가설이 성립된다면 전혀 이야기가 달라지는 것이 아닐까요?
실제로 카르다셰프 씨의 문헌(*6)에는 ' Type II나 Type III의 문명이 은하계 내에 하나라도 존재한다면 방대한 정보를 얻을 수 있을 것 '이라고 기술되어 있습니다. 지구상에서도 선진국에서 개발도상국으로 기술이 전해지면 급속도로 발전이 촉진되는 경우가 있습니다. 마찬가지로 고대 인류에게 지식과 문명을 가져다 준 것은 먼저 Type II/III에 도달한 외계 문명일지도 모릅니다.
어쨌든 굉장히 큰 규모의 이야기입니다. 카르다셰프 스케일이라는 것을 여러분은 알고 계셨나요? 물론 몰라도 당연하겠지만, 태양을 통째로 감싸는 구체를 건설하고 이 은하계 전체의 에너지를 자유자재로 사용할 수 있는 문명은 어떤 문명일지 상상해 봅시다. 앞서 소개한 카르다셰프, 세간, 다이슨 등의 머릿속에는 이런 문명이 그려져 있지 않았을까 싶습니다.
참고로 인류의 기술 발전은 현재도 빠르게 진행되고 있습니다. 역대 슈퍼컴퓨터로는 1997~2000년까지 미국 샌디아 국립연구소의 'ASCI-Red'라는 슈퍼컴퓨터가 약 1테라FLOPS(1초당 1조번의 계산 속도)로 3년간 세계 1위를 차지했습니다 (*15, *16, *17). 그 크기는 15미터 ~ 20미터 사방의 방에 컴퓨터가 깔려 있는 것과 같은 크기입니다. 하지만 2022년에 출시된 스마트폰 아이폰 14는 약 2테라FLOPS로 이 ASCI-Red를 앞질렀다. 즉, 12년 전 세계 최고 성능의 슈퍼 컴퓨터보다 두 배나 빠른 컴퓨터가 거리를 걷는 일반인의 주머니에 들어가고 있는 요즘입니다.
우주는 예상보다 빠르게 우리에게 친숙한 영역이 될지도 모릅니다. 우주적 규모, 우주적 관점에서 사물을 바라볼 수 있도록 사고를 우주로 크게 확장해 봅시다. 그리고 우리가 학교에서 받아온 교육, 학교의 가르침, 지금까지 믿어왔던 상식이 어디선가 180도 뒤집어질지도 모릅니다. 그 때가 언제 올지 모르기 때문에 항상 주변에 휩쓸리지 말고 자신의 직감을 믿고 올바른 정보를 선택하고, 스스로 상상하고 생각하도록 노력합시다.
저자: Takuma Nomiya l 번역: Minaa Sim
Profile
Takuma Nomiya
MD, PhD, Meditation/Metaphysics Guide
의학박사, 명상・형이상학 가이드
임상의사로서 20년 이상 다양한 질병과 환자를 접하며 신체적 문제와 동시에 정신적 문제도 다루고 있다. 기초연구와 임상연구로 다수의 영문 연구 논문을 집필. 그 성과는 해외에서도 인정받아 직접 학술 논문을 집필할 뿐만 아니라 해외 의학 학술지로부터 연구 논문의 피어리뷰 의뢰를 받기도 한다. 증거 중심주의에 치우치지 않기 위해 미개척 연구 분야에도 관심을 기울이고 있다. 의료의 미래를 계속 탐구하고 있다.
https://www.researchgate.net/profile/Takuma-Nomiya
인용문
인용문헌
1. 21세기, UFO에 대한 세계의 인식
https://brunch.co.kr/@newlifekorea/57
https://note.com/newlifemagazine/n/n675d5dea739e
2. UFO 정보 공개와 일부 국가의 움직임
https://brunch.co.kr/@newlifekorea/58
https://note.com/newlifemagazine/n/n5e9e3a134353
3. 우주 비행사가 본 외계 생명체?
https://brunch.co.kr/@newlifekorea/60
https://note.com/newlifemagazine/n/nd948625fbace
4. 니콜라이 카르다셰프-위키백과
https://ja.wikipedia.org/wiki/ニコライ・カルダシェフ
5. 퀘이사-위키백과
https://ja.wikipedia.org/wiki/クエーサー
6. N. S. 카르다셰프. 외계 문명에 의한 정보 전송. 소련 천문학-AJVOL. 8, NO. 2. 1964년 3월-4월, 41권, 2호, 282-287쪽, Astronomicheskii Zhurnal에서 번역됨.
7. P.C. Putnam, 미래의 에너지, 뉴욕 1948.
8. Moore G. 집적 회로에 더 많은 부품 집적. 전자공학, 38권 8호, 1965년 4월 19일
9. 무어의 법칙-Wikipedia. https://ja.wikipedia.org/wiki/ムーアの法則
10. 카르다셰프 저울-위키 백과. https://en.wikipedia.org/wiki/Kardashev_scale
11. 칼 세이건. 우주의 연결. 외계인의 관점. 뉴욕 : 더블데이, 1973.
12. 미 해군 조종사가 촬영 한 미 국방부의 기밀 해제 된 UFO 비디오 3 개를 시청하십시오. CNBC 텔레비전. https://www.youtube.com/watch?v=rO_M0hLlJ-Q
13. https://edition.cnn.com/2017/12/19/us/pilot-david-fravor-ufo-jim-sciutto-outfront-cnntv/index.html
14. FJ 다이슨. 적외선 방사선의 인공 항성 소스를 검색하십시오. 과학, 1960 -Vol 131, 3414호, 1667-1668쪽
15. 2020-06-26Sーパーコンピュータ演算性能の変遷. by ATATAT. https://atatat.hatenablog.com/entry/2020/06/26/003000
16. ASCI 레드-위키피디아. https://en.wikipedia.org/wiki/ASCI_Red
17. 플롭스-위키백과. https://ja.wikipedia.org/wiki/FLOPS
이미지 인용
a. https://wallpapercave.com/w/1pHKafp
b. https://wallpaperaccess.com/sumerian
c. https://pixabay.com/photos/egypt-papyrus-royals-1744581/: By Souza_DF
d. https://pixabay.com/photos/camel-desert-pyramids-egypt-person-1839616/ By Pexels
e. https://wallpaperaccess.com/mayan#google_vignette
f. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Dyson_Sphere_Render.png
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