グレートフィルター

グレートフィルター（）とは、生命の起源の最も初期の段階からカルダシェフ・スケールにおける最高水準の発展に至るまでの生命の発達過程には、検出可能な地球外生命を極めて稀少にしている発展の障壁が存在するという考えである。グレートフィルターはフェルミのパラドックスに対する一つの解決策である。グレートフィルターの主な結論は、他の生命が現在の人類と同じ発展段階まで進化できる確率と、人類が将来にわたって生存できる可能性との間には逆相関があるというものである。

この概念はの議論に端を発する。ハンソンは、観測可能な宇宙の中に地球外文明が一つも発見されていないという事実は、高度な知的生命の出現が確率的に起こりやすいとする（様々な科学分野からの）諸論拠のうち一つ以上に誤りがあることを示唆すると論じた。この観察は、知的生命が発生しうる無数の場所の数を、実際に観測されている高度文明を持つ知的種の極めて少ない数（現在のところ人類のみ）にまで絞り込む働きをする「グレートフィルター」という概念で説明されるHanson 1998: "No alien civilizations have substantially colonized our solar system or systems nearby. Thus among the billion trillion stars in our past universe, none has reached the level of technology and growth that we may soon reach. This one data point implies that a Great Filter stands between ordinary dead matter and advanced exploding lasting life. And the big question is: How far along this filter are we?"。この確率的な閾値は過去、あるいは人類絶滅の後に存在しうるものであり、知的生命の進化に対する障壁として、あるいは自己絶滅の高い確率として働く可能性がある。この議論の主な結論は、他の生命が現在の人類と同じ発展段階まで進化できる可能性が高ければ高いほど、人類の将来的な存続の見込みはより暗いものになる、というものである。

この発想は、「The Great Filter – Are We Almost Past It?」と題されたオンラインエッセイの中で最初に提唱された。初版は1996年8月に執筆され、記事は1998年9月15日に最終更新されている。ハンソンによるこの定式化は、フェルミのパラドックスとその含意を論じる複数の公刊された文献において取り上げられている。

主な論拠

フェルミのパラドックス

地球外生命が地球を訪れたという信頼できる証拠は存在しない。現在の技術では知的な地球外生命は一切観測されておらず、SETIも他の文明からの通信を発見していない。地球以外の宇宙は「死んでいる」ように見える。ハンソンは次のように述べている。

我々の惑星や太陽系は、恒星からやってきた高度で競争力のある生命によって実質的に植民地化されているようには見えず、我々が目にする他のいかなるものについても同様である。それどころか、我々は自らの惑星や太陽系、近隣の恒星、我々の銀河系、さらには他の銀河の振る舞いについてさえ、高度な生命による複雑で目的を持った過程によってではなく、単純な「死んだ」物理過程によって説明することに大きな成功を収めてきた。

生命はあらゆる利用可能なニッチを満たすように拡大していくと予想される。自己複製宇宙機のような技術があれば、こうしたニッチには近隣の恒星系や、宇宙の年齢に比べればなお短いとはいえ長期的な時間スケールで見た他の銀河までもが含まれることになる。ハンソンは「そのような高度な生命が我々の惑星を実質的に植民地化していたなら、我々は今頃それを知っているはずだ」と指摘している。

グレートフィルター地球以外の場所に知的生命が存在するという証拠がないことから、恒星から出発して「高度で爆発的かつ持続的な生命」に至る過程は、起こりにくいものであるように思われる。これは、この過程における少なくとも一つの段階が起こりにくいものであることを示唆している。ハンソンのリストは不完全ではあるが、観測可能な宇宙の植民地化に至る「進化の道筋」における以下の9つの段階を示している。

適切な恒星系（有機物および生命居住可能な惑星を含む）自己複製する分子（例: RNA）単純な（原核）単細胞生命複雑な（真核）単細胞生命有性生殖多細胞生命への進化知能を持ち道具を使用する動物植民地化の爆発的拡大の可能性に向けて発展する文明植民地化の爆発的拡大（宇宙植民地化）

グレートフィルター仮説によれば、このリストが完全なものであるとすれば、これらの段階のうち少なくとも一つは起こりにくいものであるはずである。それが初期の段階（すなわち過去）でないならば、起こりにくい段階は未来に存在することになり、人類が第9段階（恒星間植民地化）に到達する見込みは依然として暗いことになる。過去の段階の実現確率が高いのであれば、多くの文明が現在の人類と同水準まで発展していたはずである。しかし第9段階に到達したと見られる文明は一つもなく、そうでなければ天の川銀河は植民地で満ちているはずである。したがって、おそらく第9段階こそが起こりにくいものであり、人類を第9段階から遠ざけている可能性があるのは、何らかの破局的事象、技術が生存の負担を軽減し続けることに伴う先延ばしの影響の過小評価、あるいは利用可能な資源（例えば極めて限られたエネルギー資源）の消費によってその段階に進むことが不可能になるという資源の枯渇である。したがってこの議論に従えば、（独立に進化したとすれば）火星で多細胞生物が発見されることは悪い知らせだということになる。なぜならそれは第2から第6段階が容易であることを意味し、したがって第1、第7、第8、第9段階（あるいは未知の段階）のいずれかにこそ大きな問題があることになるからである。

第1から第8段階は地球上で実際に起きているが、そのいずれもが起こりにくいものである可能性がある。最初の7段階が（局所的な環境を用いて）確率を算定するための必要な前提条件であるとすれば、人間原理的な偏りを持つ観測者は、その（あらかじめ定まった）周囲の環境から一般的な確率について何も推測することができない。は人間原理的な推論を用いて、フィルターは我々の過去に存在すると示唆した。簡単に言えば、現在の文明に至る進化の道筋が起こりやすいものであったなら、それははるか昔に発展していたはずだと彼は論じた。

2020年の論文において、ジェイコブ・ハック=ミスラ、ラヴィ・クマール・コッパラプ、エドワード・シュヴィーターマンは、紫外線から近赤外線の波長でバイオシグネチャーを探索する現在および将来の望遠鏡が、銀河系内で生命を宿す惑星の割合について上限を設定できると論じた。一方で、中間赤外線の波長でを検出できる望遠鏡の発展は、グレートフィルターについての手がかりを与えうる。彼らは、テクノシグネチャーを持つ惑星が豊富に見つかれば、グレートフィルターが過去に存在するという確信を強めることになると述べている。一方、テクノシグネチャーが存在しないにもかかわらず生命がありふれていることが判明すれば、グレートフィルターが未来に存在する可能性が高まることになる。

天体物理学者のは、原核生物にとって有用な新たなタンパク質を見つけることがますます困難になっていることを踏まえ、真核生物形成（第4段階）を過去に存在するグレートフィルターの有力な候補として挙げている。

古生物学者のは、すべての知的生物種に当初から見られる遺伝的行動パターン（IBP）に起因して、グレートフィルターが第8段階と第9段階の間に存在する可能性を示唆している。これらのIBPは技術文明において支配的な条件と相容れず、複数の経路で文明の自己絶滅を不可避的にもたらしうる。

「バーサーカー仮説」と呼ばれる特定の定式化では、第8段階と第9段階の間にフィルターが存在し、各文明はより高度な文明によって作られた致死的なフォン・ノイマン探査機によって破壊されるとされる。

反応

破局的な自己絶滅にも、目に見える明白な証拠にも至ることなく、知的生命の進化が複数回起こりうる代替シナリオは数多く存在する。これらはフェルミのパラドックスに対する「彼らは実在するが、我々には証拠が見えていないだけだ」という解決策の候補である。その他の考えとしては、銀河系全体に物理的に拡散するにはコストが大きすぎる、地球が意図的に孤立させられている、通信すること自体が危険であるため文明が積極的に身を隠している、といったものが挙げられる。

宇宙生物学者のとウィリアム・ベインズは、収斂進化を含む地球上の生命の歴史を検討し、酸素発生型光合成、真核細胞、多細胞性、道具を使用する知能といった移行は、十分な時間さえあれば地球に似たあらゆる惑星で起こりやすいと結論付けた。彼らは、グレートフィルターはアビオジェネシスであるか、技術を持つ人類レベルの知能の出現であるか、あるいは自己絶滅や資源不足によって他の世界に定住できないことである可能性があると論じている。

SETI協会の天文学者は、地球の植民地化に至らなかった知的地球外文明で満ちた銀河系を想定することも可能だと論じている。地球外生命は植民地化する意図や目的を持たなかったのかもしれないし、資源を使い果たしたのかもしれない。あるいは銀河系は植民地化されているが不均一な形でなされているのかもしれず、地球は「銀河の辺境」に位置しているのかもしれない。証拠の不在は一般に不在の証拠としては弱いものにすぎないが、例えば地球外の巨大工学プロジェクトが存在しないことは、グレートフィルターに起因すると考えることもできる。地球外文明についての知覚可能な証拠が欠如していることは、知的生命に至る段階のいずれかが起こりにくいものであることを示唆していると解釈する者もいる。ショスタックは次のように述べている。

これはもちろん、フェルミのパラドックスの一種の変奏である。我々は広範かつ大規模な工学の痕跡を目にしておらず、したがって我々は孤独であると結論せざるを得ない。しかしここでおそらく誤っているのは、目に見えやすい建造プロジェクトが知性の必然的な帰結であるという前提である。むしろ必然的なのは、大きなものではなく小さなものの工学であるのかもしれない。これは慣性の法則（小さな機械の方が高速で、稼働に必要なエネルギーも少ない）や光速の制約（小さなコンピュータの方が内部通信が高速である）から導かれる。もちろん憶測にすぎないが、高度な社会は小さな技術を構築しており、例えば近隣の恒星を作り替えるような動機や必要性をほとんど持たないのかもしれない。彼らはナノボットを構築することを好むのかもしれない。また、アーサー・C・クラークが述べたように、真に高度な工学は我々にとって魔法のように見える、あるいはまったく認識できないものになるだろうということも心に留めておくべきである。ちなみに、我々はダイソン球のようなものの探索をようやく始めたばかりであり、したがってそれらの存在を実際には排除できていないJoseph Voros in "Macro-Perspectives Beyond the World System" (2007) points out that some researchers have attempted to search for energy signatures that could be traced to Dyson-like structures (shells, swarms, or spheres). So far, none have been found. See for example, Tilgner & Heinrichsen, "A Program to Search for Dyson Spheres with the Infrared Space Observatory", Acta Astronautica Vol. 42 (May–June, 1998), pp. 607–612; and Timofeev et al. "A search of the IRAS database for evidence of Dyson Spheres", Acta Astronautica Vol. 46, (June 2000), pp. 655–659.。

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