20230416 복잡성

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The Eight Fundamental Thresholds of Big History

#BigHistory and #thresholds

그동안 벌어진 일을 개괄하고 창발적인 사건들이 벌어진 것을 조망하다보면 Next 가 궁금해진다.

그런데 임계값 또는 임계점은 무엇으로 구분할까. 복잡성과 창발성이다. 따라서 인공 초지능이나 인류세 대멸종, 또는 인류가 더 복잡한 무언가로 대체되는 것을 확률이 높은 다음 문턱으로 보는 게 자연스럽다.

그런데 암울한 사실이 있다. 더 복잡하고 창발적인 현상이 벌어지는 단계의 연쇄는 우주에 내재한 자연스러운 운동이 아니다. 우주의 본성은 반대로 단순하게 흩어지는 것이며, 엔트로피라는 척도로 측정할 수 있다.

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별의 탄생은 필연적인 것이 아니었다. 중력에 의해 국소적으로 집중된 가스 물질 분포가 그 원인인데, 즉 별이 있는 장소 사건보다 별이 없는 것이 더 크고 많다. 그리고 이후 태어날 별들은 대개 재활용품에 가깝다. 즉 시간이 지날수록 수명이 다하고, 꺼지고, 개수가 줄어들고 사라질 것이다.

우주의 가속 팽창 때문에 다른 은하들은 점점 도달할 수 없는 영역으로 사라진다. 장기적으로는 은하들이 사라지고 대신 빈 공간이 관측 가능한 우주를 채우게 된다. 그리고 종국에는 어떤 다른 은하도 관측할 수도 없게 된다.

진화나 생명 지능 복잡성 같은 흐름이나 단계보다 종말과 폐허를 향하는 압력과 에너지가 압도적으로 큰 것이다. 물론 암흑물질과 암흑에너지라는 수수께끼가 규명되어야 더 명확한 상이 그려지겠지만.

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현재까지 알고있는 가장 큰 복잡성 구조인 ‘문명’의 단계를 행성 - 항성 - 은하 척도로 보면 낙천적인 전망을 할 수도 있다. 즉 성공한 문명은 항성의 빛 에너지를 쥐어짜내 활용하거나, 항성 수명(연소 속도)에 개입하여 모행성의 파멸을 늦추고 항성계를 개조할 수도 있다.

이 단계에서 좀더 나가면, 마찬가지 방식으로 다른 항성계를 점령 확장하여 은하 문명을 이룰 수도 있다. 생존에 적합한 행성을 찾는게 아니라, 생존에 적합하도록 항성계를 바꾸는 것이다.

그래도 그 범위는 은하까지이다. 은하는 고립되어 쓸쓸하게 죽을 운명이다. 태어나는 별보다 죽는 별이 많아지고 궁극적으로 우주는 흑색왜성과 블랙홀 들의 조합으로 채워지게 된다. 초문명이 할 수 있는 최선은 블랙홀과 항성의 배치 따위를 바꿔 가늘고 길게 에너지를 뽑아먹도록 효율을 높이는 것 뿐이다.

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생명 출현 이후의 복잡성과 진화는 ‘자기복제자’의 위력으로 봐야할 듯 싶다. 자기복제자가 DNA 처럼 안정된 분자 구조를 낳고, 세포 융합으로 다세포 분업의 길을 열고, 수명과 죽음을 탄생시켰다. 이제 정보 단위의 자기복제자가 지수적으로 증식하고 있다.

이 과정에서 죽는 별 내부나 초신성 폭발 이벤트에서만 만들어질 수 있는 무거운 입자들을 필요로 했다. C H O 가 필요했고 어쩌면 금속들도 필수적이었다.

그래서 남은 시간동안 우주에 이러한 물질이 생길 확률과 빈도가 높아진다면, 여러번 반복되거나 재연될 수 있는 이벤트로 볼 수 있을 것이다. 첫 세대 항성들의 항성계에는 무거운 입자들이 없었다.

광합성과 같은 발명이 없으면 항성의 핵융합에너지는 행성에서 효율적으로 활용되지 못한다. 이 모든 사건은 더욱 희박하고 제한적이고 종말이 예정된 활동으로 보인다.

어쩌면 별들이 빛을 잃고 블랙홀들만 활동하는 우주가 되면, 전자기파의 시대에서 중력파의 시대로 바뀌는 것 뿐일지도 모르겠다. 광합성에 기반한 문명은 멸종할 수 밖에 없는 운명이지만, 블랙홀계에 의존하는 문명이나 자기복제자가 출현할 수도 있다.

그러면 전자기파 시대에 축적한 지식을 블랙홀 시대로 계승하는 것이 멸종 예정인 고문명의 과제가 될 수도 있다. 아니면 빛이 없는 세상에서도 살아갈 수 있는 존재를 만들면 되지 않을까.

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인터스텔라 항행 개념을 요약하자면, 작용 반작용 법칙을 활용한 물질 분출 시스템으로 가속 장치를 만든다. 탑재할 수 있는 물질은 제한적이고 물질을 뿜을 수 없으면 우주에서는 등속 운동만 할 수 있다.

목성과 같은 거대 행성을 스윙 바이하여 즉 행성의 에너지를 빼앗아 도움 가속한다. 그 힘으로 태양계를 탈출한다.

현재의 로켓은 지구중력 탈출장치에 가깝다. 의미있는 외우주 탐색은 지구 정지궤도 쯤이나 달에서 출발할 수 있어야 한다. 한정된 탑재 연료대신 레일 가속기나 솔라 세일처럼 외부 가속을 시킬 수 있는 방식이어야 하고, 혜성처럼 또는 무역풍을 이용한 함선처럼 궤도 운동 방식으로 물류가 이동하게 될 듯 하다.

그래서 의미있는 외우주 개척선은 외부에서 초기 가속을 시켜 스윙바이로 태양계를 탈출하고, 이후에는 가속 또는 감속 수단을 외부에서 직접 채취할 수 있어야 한다.

항성에서 항성으로 이동하는 시공간과 에너지 스케일 그리고 은하에서 다른 은하로 이동할 수 있는 스케일을 생각해보면, 왠지 그런 존재는 블랙홀로만 만들어질 수 있겠다는 생각이 든다.

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우주에서 엔트로피가 역전되는 흥미로운 국소 지역은 제한되어 있는데, 별이 탄생하는 성운이나 골디락스 존에 위치한 행성이거나 항상적인 에너지가 유입될 수 있어야 한다. 고립되어 멸종 예정인 모든 복합체는 그런 곳을 찾아나서야만 할 것이다.

그런 과업을 보다 잘 수행할 수 있게 돕는 것이 고문명이나 멸종 예정인 존재의 숙제가 아닐까하는 생각이 들었다. 언젠가 완성될 인공태양 기술, 즉 거의 무제한의 전력에너지 수혜는 왠지 우리 후손들 몫이 아닐지도 모르겠다.