두뇌는 최강의 실험실 by 신바 유타카

[ 밑줄 ]

 

ㅇ 시뮬레이션은 완성된 이론에 입각해서 컴퓨터로 정밀하게 계산하고 현상을 예측한다. 반면 사고 실험에서는 대략적인 추론만으로 이론이나 가설의 득실을 판정하므로 정밀한 계산은 하지 않는다. 이론을 음미하는 것이 목적이다.

 

ㅇ 상황이 조금만 달라져도 판단 기준이 뒤집힌다는 사실을 깨닫게 될 것이다. 나아가서 판단 기준의 일관성을 최우선으로 삼아야 하는가 하는 문제도 아울러 생각하게 될 것이다.

 

ㅇ 무한급수에는 더해나가면서 무한히 커지는 것과 유한한 어떤 값에 무한히 가까워지는 것이 있다. 제논의 역설 '아킬레스와 거북' 은 뒤쪽이다.

 

ㅇ 제논 역설은 2,500년 전에 이미 무한이라는 판도라의 상자를 열었다. 19세기 수학자 칸토어(1845~1918)가 '무한 집합론'을 내놓는 계기로 20세기에 무한에 대한 다양한 모순이 발견되면서 '수학의 위기'라고 불리는 사태로 까지 치달았지만 이후 수학 기초론이라는 분야가 생겨나고 '괴델의 불완전성 정리'로 이어지게 되었다.

 

ㅇ 20세기 말 물리학에서는 '양자 제논 현상'이 이론적으로 예측되었고 실제로도 관측되었다. 어느 조건을 충족하는 양자역학적인 계에서는, 그 계의 상태가 시간이 지나면 점점 다른 상태로 변화된다고 할 때 자주 관측하면 변화가 잘 일어나지 않게 된다는 현상이다. 궁극적으로 무한히 빈번하게 관측하면 변화하지 않게 된다. '보고 있으면 변하지 않는다.'는 현상이기에 '관찰자 효과'라고도 하기도 한다. 사고실험이 아니라 실제 물리적 현상으로 일어나는 것이다.

--> 설마 그래서 신사업/산상품에 대해 자주 성과평가를 하면 결과가 나오지 않는 것일까? 

ㅇ 아무리 물리학적/생리학적인 구조와 기능을 연구해도 '박쥐가 된다는 것'을 이해하기란 불가능하다고 네이글은 주장한다. 박쥐가 된다는 것이 어떤 느낌인지, 박쥐가 어떤 세계를 느끼며 살고 있는지는 알 수 없을 것이다.

 

ㅇ 우리가 일반적으로 어떤 것을 지각하면서 주관적으로 느끼는, 말로 표현할 수 없는 기분이나 심상을 '퀼리어(감각질)이라고 부른다. 

 

ㅇ 시신경을 통해 전달되는 것은 전기화학적 신호다. 이 신호가 뇌에 전달되어 뇌신경 회로의 흥분패턴이 만들어진다. 예컨대 파란색 물체를 보면 파란색의 퀼리어가 생긴다. 마찬가지로 손을 꼬집히면 통증 물질이 뇌에까지 이동하는 것이 아니라 신경을 통해서 전기화학적 신호가 전달되어 통증을 느끼게 된다.

 

ㅇ 가장 어려운 문제는 퀼리어를 어떻게 설명하느냐 하는 것이다.

 

ㅇ 행동주의란 외적 자극과 행동 반응의 관계성만을 따지며 외부에서 관찰할 수 있는 요소만으로 마음을 연구하고자 한다. 행동주의는 마음 상태에 대해서는 언급하지 않는데 해 기능주의는 마음 상태가 어떤 행동을 일으키는 기능을 지닌 소프트웨어 같은 것이라고 간주한다.

 

ㅇ 행동주의는 내적인 마음 상태는 따지지 않으며 입력-출력의 분석만으로 마음 연구가 가능하다는 입장이다. 또 마음은 뇌라는 특정 하드웨어에만 깃드나고 보는 것이 '물리주의'이다. 기능주의는 행동주의와 물리주의의 중간적인 입장이라고 할 수 있다. 

 

ㅇ 튜링 테스트는 관계적으로 파악하고자 하는 '기능주의'의 사고방식이다. 어떤 입력에 대해 동일한 결과를 내놓고 그 결과를 내놓기 위한 마음 상태를 나름대로 하드웨어상의 프로그램으로 실현하고 있다면, 그 시스템을 구성하는 것이 뇌든 기계든 동일하다고 볼 수 있다는 사고방식이다. 

 

ㅇ 차머스는 뇌의 물리학적/화학적 매커니즘과 정신활동의 관계를 다루는 문제를 '쉬운 문제', 그리고 물리적 존재인 뇌로부터 어떻게 해서 의식이 생겨났는가 하는 뇌와 마음의 연결 문제, 특히 퀼리어의 문제를 다루는 것을 '의식의 어려운 문제'라고 정의했다.....팀 로버츠는 '의식의 초난문'라는 이름으로, '더할 나위 없이 소중한 '나란 무엇일까'라는 문제를 제기했다.

 

ㅇ '의식의 초난문'은 의식이란 무엇인가 혹은 자기 자신을 의식하는 것은 어떤 것인가 하는 물음 너머에 있는 문제를 말한다. 즉 '어째서 나의 육체와 기억을 갖고 나로서 사회에 인지되고 있는 '나'만이 나인 것일까? 어째서 나는 다른 누군가가 아닐까? 어째서 세계는 과거와 미래도 아닌 지금 여기에 있는 나의 육체를 통해서 경험되고 있을까? ...

 

ㅇ 철학적 좀비란 휠씬 인간에 가까우며 인간과 해부학적 구조가 같고 뇌 신경세포까지 모두 같아서 물리적인 방법으로는 인간과 전혀 구별이 안 되는 존재를 일컫는다. 기억하고 추론하기도 하며 화내거나 슬퍼하기도 해서 겉으로 보면 인간과 다른 점을 찾을 수 없다. 단 퀼리어 같은 내적 경험을 갖지 점만이 다르다.

 

ㅇ 인간에게는 의식, 감각 체험, 퀼리어가 있다.....의식과 퀼리어에 관한 사항은 물리학 법칙의 범주에는 속해 있지 않다. 물리학에서는 퀼리어를 설명할 수 없는 것이다. 

 

ㅇ 퀼리어...뇌의 물리적/화학적인 과정과 마음의 관계 연구로는 풀 수 없는, '의식에 관한 어려운 문제'인 것이다. 

 

ㅇ 겉으로 보기에 마치 지능이 있는 것처럼 응답하는 시스템이라면 지능이 있다고 간주해도 좋다는 입장이다. 그 시스템이 내면에서 어떻게 느끼는가는 관계없다고 본다. 

 

ㅇ 외부 세계를 오해하는 차원을 넘어 외부 세계라는 것이 있기는 할까 라는 의문마저 들게 된다. 모두 통 속의 뇌가 컴퓨터가 보여주는 대로 지각하고 있는 세계인 것인지도 모른다. 그리고 데카르트는 이러한 회의를 더욱 깊이 파고들어 간다.

 

ㅇ 더 이상 의심할 수 없이 확고부동하며 보편적인 것은 없을까? 그렇게 파고들어 간 끝에 남은 것이 이런 회의를 점점 증폭시키고 있는 나 자신이라는 존재이다. 내가 없으면 회의도 없다. 여기서 가리키는 '나'란 특정 이름과 기억과 역사를 지닌, 자신이라고 하는 감각을 지닌 '나'가 아니다. 어쨋든 뭔가를 생각하며 의심하고 있는 존재가 하나 있다는 것이다. 적어도 생각하는 행위가 이루어지고 있는 한 생각하고 있는 어떤 존재가 있다. 신에게 속고 있을지언정 속고 있는 존재가 있는 것이다.

 

ㅇ 어려움이 있다면 그것은 새로운 사상에 있는 것이 아니라 정신의 구석구석까지 물들어 있는 낡은 사상으로부터 벗어나는 데 있다. - 존 케인스 - 

 

ㅇ 기대치에 다가간다는 것은 시행을 무한히 계속하면 결과적으로 그 값에 가까워진다는 뜻이다. 현재로서 미래로 갈수록 그 값이 되기 위해서 과거의 편중을 바로잡는 일이 일어나는 것은 아니다.

 

ㅇ 인간이란 최소한 얼마만큼의 이익을 확보할 수 있는가에 마음이 쓰이는 법이다. 상대가 어떤 전략으로 나오든지 가장 손해가 적은 결과를 확실하게 보증해 주는 전략이 있다면 그것을 고르고 싶어 질 것이다.

 

ㅇ 오로지 내 주관에 입각해 가치를 판단하는 것이 아니라 사회 안에서 타인들의 의견을 헤아리고 타인도 또한 내 생각을 감안해서 결정하는 것을 '상호 주관적 추론에 의한 결정'이라고 한다.

 

ㅇ 산업혁명과 더불어 출현한 증기기관과 기체에 대한 열정 현상이 활발히 연구되었다..... 열역학의 기본원리에는 제1법칙과 제2법칙이 있다.

 

제1법칙은 역학적 에너지와 전자기학적 에너지 이외에 열에너지도 포함한 에너지 보전법칙으로, 제1종 연구기관의 불가능함을 설명한다. 

 

제2법칙은 '열은 온도가 높은 데서 낮은 데로 전달되고 그 반대의 경우는 일어나지 않는다' 혹은 '열에너지를 100% 역학에너지로 변환할 수 없다'는 것으로 제2종 연구기관 또한 불가능하다고 주장한다.

 

열역학 제2법칙은, 에너지의 질은 갈수록 나빠진다는 것을 의미하는 셈이다. 역학적 에너지를 열에너지로 바꾸는 일은 간단하지만 열에너지를 역학적 에너지로 변환하기란 쉽지 않다. 

 

ㅇ 열적 현상을 미시적인 관점에서 설명하는 '통계역학'이라는 학문에  따르면 열에너지란 그 열에너지를 지닌 물체를 구성하는 분자의 운동에너지를 가리킨다. 다만 보통의 역학적 운동에너지와 크게 다른 점은 그 운동이 무작위로 일어난다는 것이다.

 

ㅇ 통계학적 관점에서 엔트로피는 대상이 되는 물체를 구성하는 분자의 난잡함, 무질서함의 정도를 가리킨다. 즉 엔트로피 증대 법칙이란, '물체의 상태, 세계의 상태는 점차 난잡해진다'는 것이다. 높은 엔트로피 상태에서 낮은 엔트로피 상태로 자연스럽게 이행하는 것은 불가능하다는 뜻이다....순서가 뒤죽박죽인 카드가 순서가 가지런해지는 경우는 일어날 리 없다. 

--> 대충 이 정도를 알고 알고 있다고 생각하면 심각한 착각일 수 있다는 것을 나중에 알았다. 엔트로피는 무질서를 나타내는 정도다. 라는 것은 너무 단순하게 외운 것이다.

 

ㅇ 정보물리학에는 정보의 소거, 즉 불가역적인 논리적 연산이 행해지면 열이 발생해서 엔트로피도 증가한다는 '란다우어의 원리'가 있다. 이에 따르면 1비트의 정보를 잃으면 Ko T ln2 이상의 에너지가 소비되어 열이 발생한다. 

 

ㅇ 정보과학과 물리학 간의 결속이 단단해지던 시대였다. 계산하는 장치는 발열하므로, 계산한다는 것은 원리적으로 발열을 동반한다. 정보를 취득하려면 반드시 발열이라는 대가를 치러야 하는 것이다.

 

ㅇ 관성계란 물체가 힘을 받지 않으면 등속 직선운동을 계속하는 '관성의 법칙'이 성립하는 좌표계를 가리킨다. 어떤 관성계도 특권적 지위는 없다. 즉 절대적인 좌표계는 없다는 뜻이다.

 

ㅇ 동시성이 판단기준이란 무엇인가 하는 물음을 제기한다. 결론을 말하자면 광속을 최대속도로 하는 신호로 정보가 전달되어 사건이 일어났다고 인지한 시점을 기준으로 해서 전후관계를 판별하는 수밖에 없다. 사건 발생의 전후관계는 사건을 관찰하는 사람이나 사건을 일으키고 있는 물체의 운동 상태에 따라서 달라진다......관측자마다 지닌 시간의 순서에 달려 있다. 이것을 초월하는, 모든 관측자에 대해 보편적인 참된 시간이란 없다. 

 

ㅇ 두 개의 '불확정성'의 차이 : 감마선현미경 사고실험이 측정 행위에 기인하는 불확정성을 나타내는 것과 다르게 불확정성 관계는 측정이 아니라 상태 본래의 불확정성을 가리키는 개념이다. 

ㅇ 응용의 귀착점인 현실문제야말로 기초적, 철학적 문제에 직결하는 것이다. 원래 양자역학의 기원이 양자론은 독일의철강 산업을 위한 연구의 부산물(1900년 '흑체방사의 플랑크 법칙')로 탄생한 것이었다.

 

ㅇ 어디까지가 측정대상이고 어디부터가 관측장치인가? 

ㅇ 양자역학이 고전역학과 근본적으로 다른 점은 중첩상태라는 개념이다. 중첩상태에 있는 계를 측정하면 어떤 상태의 값이 관측되는데 그것이 어느 쪽 상태의 값인지는 확률적으로만 알 수 있다. 그 확률은 중첩의 가중치에 이해 정해진 다는 것이 양자역학의 확률해석이었다. 중첩상태란 원래 상태의 어느 쪽인가가 확률적으로 섞여 있는 것은 아니다. 측정할 때까지는 그 어느 쪽도 아니다. 측정하면 비로서 어떤 값이 되는 것이다.

 

ㅇ 한 인간이 할 수 있는 경험의 폭은 아주 적다. 그렇기 때문에 인간은 미래를 위해 문학과 역사로부터 배우려 하는데 이것이 바로 사고실험이다. 

 

 

[ 자평 ]

 

사고실험을 재미있어하기 때문에 몇 권이 있다.

 

물론 이 책에는 사고실험의 전형적인 유명한 사례들이 나온다.

튜링실험, 중국어 방, 죄인의 딜레마 등 등

(Part 1과 Part 2가 대부분 문과적 사고실험으로 총 20개 중 9개)

 

하지만 이 책의 백미는 자연과학의 사고 실험을 다룬 Part3와 Part4 였다. 

(총 20개 중 11개)

저자가 공학박사이며 게이오기주쿠대학에서 교수로 계시는 덕분인 듯하다.

 

아래 사고실험책은 내가 익숙한 인문학적 사고 실험이 많다.

그래서 책마다 중복되는 사고 실험들이 있다.

단, 철학자의 사고실험은 약간 다르다. 

 

이왕 사고실험을 통해 두뇌에 충격을 주려면 내가 익숙한 문과적 사고실험보다 이과적 사고실험이 낫겠다.

(반대의 경우라면 물론 반대로 적용하면 될 듯,,,)