フェルミのパラドックス：みんなどこにいるのか？

1950年、ロスアラモスでの昼食の席で、エンリコ・フェルミはそれ以来誰も答えられていない問いを発した。みんなどこにいるのか、と。計算上は答えが出るはずだった。銀河系は十分に古く、十分に広く、居住可能な世界の種を十分に多く抱えている。技術文明がまれにでも発生するなら、今頃は目に見える形で、明らかに広く存在しているはずだ。だが、そうではない。この沈黙こそがパラドックスである。

一般にはフェルミの名で呼ばれるが、厳密な定式化を行ったのはマイケル・ハートで、1975年にQuarterly Journal of the Royal Astronomical Society誌に発表した。ハートが「事実A」と呼んだものは、単純にこうだ。地球外生命体は、今も、そしてかつても、ここにはいない。銀河系の年齢と規模を背景にすれば、この事実は説明を要求する。

数字がこの沈黙を奇妙なものにしている。天の川銀河には1000億から2000億個の恒星がある。そのうち少なくとも3億個は、居住可能領域に岩石質の、居住可能性を持つ惑星を有している——これはNASAのケプラー探査ミッションによる推定で、2020年のBrysonらの論文で発表された。これらの恒星の多くは、太陽より20億から30億年古い。光速の1%——妥当な自己複製探査機の到達範囲内にある速度——で移動すれば、文明は銀河系の全幅をおよそ1000万年で横断できる。1000万年は銀河系の年齢の0.07%に過ぎない。1億年前にでも拡張を開始した文明があれば、今頃はどこにでも存在しているはずだ。

だが、そうではない。

倒錯した逆転

ここに、フェルミのパラドックスを科学の他のどの問題とも異なるものにしている点がある。他のどの分野でも、何かを発見することは良い知らせだ。ここでは、その逆が真実である。

ロビン・ハンソンは1998年のエッセイで、これを「グレート・フィルター」として定式化した。その論旨はこうだ。生命のない化学から銀河全体に広がる文明に至る道筋には多くの段階があり、少なくとも一つはほぼ不可能でなければならない——さもなければ銀河系は目に見える形で満ちているはずだからだ。そのボトルネック——フィルター——は、すでに我々の過去に起きたか、あるいはこれから我々の前に立ちはだかるかのどちらかである。

もしフィルターが我々の背後にあるなら、我々はまれな例外だ。ありえないほど困難な段階とは、我々の歴史の中の何かだった——化学からの生命の起源、原核生物から真核生物への飛躍(これはたった一度の細胞内共生イベントによって、まさに一度だけ起きたのかもしれない)、多細胞化、有性生殖、カンブリア爆発。そのどれもが、極めてまれな出来事だった可能性がある。我々は、ほとんどの惑星が当たらない宝くじに当たったのだ。銀河系が静かなのは、そこがほぼ空っぽだからだ。

もしフィルターが我々の前方にあるなら、我々は深刻な危険の中にいる。技術文明は常に、我々が今いる地点と銀河を横断するために必要な地点との間のどこかの段階で失敗する——核による絶滅、人為的に設計された病原体、生態系の崩壊、人類を存在から最適化して排除してしまうAIシステム。銀河系が静かなのは、そこが墓場だからだ。

ハンソンの最も居心地の悪い洞察は、通常の科学的直観をすべて逆転させるものだ。地球外生命の発見はすべて、グレート・フィルターを我々の方へと近づける。火星で微生物の化石が見つかれば、それは破滅的な知らせとなる。それは、生命の起源がありふれたものであり、フィルターが我々の遠い過去にはないことを意味する。他所で独立に進化した生命の階梯の一段を見つけるたびに、その段はフィルターではありえないことになる。フィルターは、我々が確認した最も高い段より上にあるはずだ。複雑な多細胞生物を他所で見つければ、フィルターは知性の段階かそれ以上にある。技術文明を見つければ、それはここから星々の間のどこかにある。

不毛な宇宙こそが、最も希望に満ちた宇宙だ。空の中に信号を見つけることにキャリアを捧げた天文学者——カール・セーガン——なら、この逆転に戸惑ったことだろう。だが、この論理から逃れることはできない。

提唱されている主な解答

レア・アース仮説(ワードとブラウンリー、2000年)は、微生物レベルの生命はありふれているかもしれないが、複雑な知的生命は極めてまれであると論じる。我々を生んだ条件は、驚くほど精密な条件の積み重ねを必要とした——銀河系内の居住可能な位置、中程度の温度で寿命の長い安定したG型恒星、内側の太陽系から彗星を逸らす木星サイズの惑星、地軸の傾きを安定させる大きな月、炭素を循環させ長期的な気温を調節するプレートテクトニクス、強い磁気圏、そしてそれに続く一連の偶発的な進化イベント——大酸化イベント、真核生物化、カンブリア爆発。そのどれ一つとして保証されたものではなかった。この仮説は、ボトルネックを未来の文明的失敗ではなく、物理的な前提条件がありえないほど積み重なったことに位置づける。細菌はどこにでもいるかもしれない。だが我々はそうではない。

ダークフォレスト仮説は劉慈欣の2008年の小説に由来し、真剣なゲーム理論的議論として取り上げる価値がある。二つの公理がある。生存はあらゆる文明の第一の必要事項であること。文明は有限な資源へと拡張していくこと。恒星間の距離では、いかなる文明も他の文明の意図を検証できず、技術の曲線は数十年のうちに相対的な力を逆転させうる。合理的な戦略は、沈黙と、検知した文明への先制的な破壊へと収束する。宇宙は暗い森だ。すべての狩人は身を隠し、すべての動きは危険をはらんでいる。

この仮説には構造的な問題がある。全時代のあらゆる文明にわたる普遍的な裏切りを必要とするのだ。たった一つの協調的な文明が現れれば、その均衡は崩れる。そして地球は、一撃も受けることなく百年間電波信号を発信し続けてきた。コミュニケーションが非対称に危険であるような、ありうるゲーム理論的均衡の記述としては、保持する価値がある。だが解答としては、協調テストに落第する。

統計的な解消は、サンドバーグ、ドレクスラー、オードが2018年に発表したもので、最近の貢献の中で最も重要でありながら、一般向けの解説では最も取り上げられていない。パラドックスは通常こう提示される。ドレイク方程式の入力値を仮定すると、文明はありふれているはずだ。だから沈黙は奇妙である、と。だがドレイク方程式は通常、不確実な各パラメータに点推定を用いて計算され、その点推定は何桁にもわたる不確実性を覆い隠している。サンドバーグらが各要素に正直な不確実性の分布を適用した結果、人類が観測可能な宇宙の中で完全に孤独である確率は、およそ30から40パーセントであることが分かった——特異なフィルターを必要とせずに。正しく計算すれば、この沈黙は現実的な事前分布の下でありうる結果の一つに過ぎない。パラドックスは、部分的には過信した計算の産物なのかもしれない。

自己破壊としてのフィルターは最も居心地の悪い候補だ。なぜなら、異星の生物学について何ら推測を必要としないからだ。技術文明が利用しうる失敗のあらゆる様式は、すでに我々の目の前にある——1945年以来存在する核兵器、人為的に設計された病原体、制御不能な生態変動、人類の生存と両立しないAIシステムの目的追求。これらは仮説ではない。我々が今まさに同時に舵取りしている、未解決のエンジニアリング上の課題である。もしフィルターが自己破壊であるなら——文明が一貫してこの局面で失敗するのであれば——我々は未知のものを観測しているのではない。我々はその内側に立っているのだ。

我々は「早すぎる」のかもしれない理由

もう一つ、保持しておく価値のある視点がある。ハンソン、マーティン、マッカーター、ポールソンが2021年に発表したモデルは、彼らが「グラビー(grabby、貪欲な)」文明と呼ぶもの——ほぼ光速の半分の速さで目に見える形で拡張し、空間の球を成長する形で照らし出す文明——について論じている。もしこうした文明が、我々の銀河系にある程度の頻度で現れていたなら、我々の空はすでにその輝く領域に分割されているはずだ。だがそうではない。観測される沈黙に最もよく合致するモデルは、我々のような観測者が現れうる宇宙的時間の中で、人類がおよそ最も早い数パーセントの時期に現れつつあることを示唆している。

宇宙にはまだ、およそ1000億年分の恒星形成の未来が残っている。もし生命が消えてなくなるほどまれでないなら、我々は子孫ではなく祖先なのかもしれない。銀河系の文明史——もしそれが存在するなら——はまだかろうじて始まったばかりなのかもしれない。

それは、フィルターをどこに位置づけるかによって、鼓舞するものにも不安にさせるものにもなりうる。もし困難な段階の大部分がすでに過去のものであるなら、我々は銀河系で最初の存在——やがて観測可能な宇宙全体を満たすことになる何かの、その先端の波かもしれない。もし困難な段階がまだ前方にあるなら、我々は、いずれ後に続くすべての文明に届くことになる破滅への行列の、最初の存在なのかもしれない。

SETIプログラムは1960年から続いている。その全探索は、全期間・全周波数を合わせても、可能な信号の空間の中では地球の海に対する温水浴槽程度に過ぎない——これはライト、カノディア、ルバーが2018年に発表した推定である。沈黙は本物だが、それはサンプル数の少ない沈黙だ。我々は空のごく一部を、ごく限られた方法で、ごく短い時間しか調べていない。

パラドックスは解消しない。65年間の真剣な探索は信号を一つも生み出さなかった。そして既存の解答の中で最も有力なもの——我々は本当に孤独であるか、あるいはそれに近いかもしれない、というもの——は、哲学的に最も過酷な要求を突きつける。それは、我々が二つのことを同時に保持することを要求する。生命が他所にも存在するはずだという数学的なほぼ確実性と、我々がそれを一つも観測していないという観測上の事実である。そのどちらかの入力は間違っているに違いない。我々はまだ、どちらが間違っているのかを知らない。

だが、提唱されているすべての解答を検討した後に残る最も誠実な立場はこうだ。不毛な宇宙こそが、最も希望に満ちた宇宙である。そして、文明が星々に到達する前に何がそれを破壊するのかという問いは、異星人についての問いではない。それは、我々自身についての問いなのだ。

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Sources

• Hart, M. H. (1975). An Explanation for the Absence of Extraterrestrials on Earth. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 16, 128–135.
• Hanson, R. (1998). The Great Filter — Are We Almost Past It? George Mason University essay. mason.gmu.edu.
• Ward, P. D. & Brownlee, D. (2000). Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe. Copernicus / Springer-Verlag.
• Liu, Cixin (2015). The Dark Forest. Tor Books. (Trans. Joel Martinsen.)
• Sandberg, A., Drexler, E. & Ord, T. (2018). Dissolving the Fermi Paradox. Future of Humanity Institute. arXiv:1806.02404.
• Bryson, S. et al. (2020). The Occurrence of Rocky Habitable Zone Planets Around Solar-Like Stars from Kepler Data. Astronomical Journal, 161, 36.
• Wright, J. T., Kanodia, S. & Lubar, E. (2018). How Much SETI Has Been Done? Astronomical Journal, 156, 260.
• Hanson, R., Martin, D., McCarter, C. & Paulson, J. (2021). If Loud Aliens Explain Human Earliness, Quiet Aliens Are Also Rare. Astrophysical Journal, 922, 182.