도대체정보란무엇인가?
무엇이든컴퓨터가될수있는가?
진화론과같은물리법칙은알고리즘인가?
임의의계산을처리하는보편컴퓨터란무엇인가?
지능은왜물,진공관,반도체로구현하는것도가능한가?
원자,DNA,신경세포,블랙홀,…정보와계산은왜보편적인가?
우리우주는어떤거대한컴퓨터에서돌아가는시뮬레이션에불과한가?
“양자역학에대한최고의설명서”
『일어날일은일어난다』저자,
‘영화평론하는물리학자’
고등과학원박권교수가전하는
현대과학의새로운패러다임
“정보는가장근본적인단위로서,물질보다근본적이다.인간뿐아니라우주는일종의정보시스템이다.”
─데미스허사비스,2024년노벨화학상수상자·구글딥마인드창업자
2003년,영국옥스퍼드대학교철학교수인닉보스트롬은눈에띄는제목의논문한편을발표한다.「당신은컴퓨터시뮬레이션안에살고있는가?」여기서보스트롬은당연해보이는몇가지가정에근거해우리가미래인류가돌리는시뮬레이션안에서살아가는가상인류일가능성이매우높다고주장한다.요컨대우리우주가컴퓨터시뮬레이션이라는말이다.하지만저자는원칙적으로반증할수없는이러한비과학적주장에답하는대신“모든것은정보로부터나온다”라는존아치볼드휠러의말을‘모든물리적대상의바탕에는정보가있다’는뜻으로해석하고,이를지지하는세가지과학적사실을폭넓게다룬다.
첫째,우주자체가정보시스템이다.1장「지구라고불리는컴퓨터」와2장「놀라움의부재,놀라움의정도」에서자세히다루듯이,원자,생명,시간등에담긴물리적속성은정보로,그리고물리적속성의변화는논리부정,논리합,논리곱과같은기본적인논리연산자의계산으로표현할수있다.이러한관점에서물리법칙은특정한알고리즘으로서,자연현상은알고리즘에따른정보의계산과정과다르지않다.둘째,무엇이든컴퓨터로만들수있다.4장「모든곳에있는만능기계」와5장「모래로지은골렘」에서보이듯이,진공관이나반도체,심지어물이나공기조차무언가를계산하는컴퓨터로쓰일수있을뿐만아니라,컴퓨터가수행할수있는계산이라면어떤계산이든가능한보편컴퓨터로서작동할수있다.셋째,지능은계산과정이다.어떤물리계든임의의계산을수행하는컴퓨터로작동할수있고우리의정신적과정이단지뉴런과시냅스의상호작용에따라발현되는속성이라면,6장「인공지능은전기양의꿈을꾸는가」에서소개하는인공신경망으로도원칙적으로지능을비롯한인간의마음을구현할수있다.
“신경계의논리적구조는디지털계산장치의구조와근본적으로동일하다.”
─존폰노이만,수학자·수리경제학자·컴퓨터과학자
“우주는스무고개를한다.”
스스로를이해하는과정에서
자기자신을만들어가는우주,
끊임없이질문하는인간의역할
“우주는양자컴퓨터다.무엇을계산하는가?바로자기자신이다.”
─세스로이드,MIT이론물리학자·컴퓨터과학자
잘알려지지않았지만,“모든것은정보로부터나온다”라는말에는휠러자신이제안한더욱급진적인해석이있다.바로우주가‘음의스무고개(negativetwentyquestions)’를한다는것이다.보통의스무고개와달리,음의스무고개에서는20개의질문에답하는답변자조차정답이무엇인지모른다.답변자는단지질문자의물음에‘예/아니요’로답하며이전의모든대답과일관된어떤것의정체를그때그때생각해낼뿐인데,이렇게질문자와답변자가서로질문과답을주고받다보면처음에는정해지지않은어떤답이점차그모습을드러낸다.그렇다면휠러는왜우주가거대한음의스무고개를한다고생각했을까?
우리우주는양자역학을따른다.그런데양자역학에서는물질의상태가어느하나로고정되어있지않다.우주가어떤상태를가질지는오직측정을통해결정된다.(심지어무엇을측정하는지에따라,다시말해우주에어떤질문을던지는지에따라그상태가달라진다.)측정은파동함수의붕괴를낳는데,파동함수의붕괴로어떤측정값이얻어질지는미리알수없다.이는오로지확률에따라결정된다.음의스무고개에서답변자에게사전에주어진답이없는것과마찬가지다.파동함수가붕괴하고어떤측정값이주어지면,우주는그측정값과일관된상태로진화한다.무수히반복되는이러한과정을통해우주는서서히자기자신을만들어간다.
7장「시뮬레이션우주,우주시뮬레이션」과8장「마지막질문」에서저자는양자역학과양자컴퓨터에관한기초지식을정리하고,측정을매개로인간과상호작용하며서서히자기자신을만들어가는‘참여우주(participatoryuniverse)’,참여우주의논리적귀결인‘강한인류원리(stronganthropicprinciple)’,그리고음의스무고개의질문자로서자기자신과우주에관해끊임없이물음을던지는인간의역할에관해이야기한다.
“『시뮬레이션우주』는우주가거대한컴퓨터라는도전적명제에서출발해정보물리학,양자정보,인공지능,인간존재에관한철학적질문까지촘촘히엮는다.영화와과학소설의인상적인장면을곁들여자칫난해한논의를,기본적인수식과저자가그린삽화와함께흥미롭게풀어낸탁월한정보물리입문서다.”
─김필립,하버드대학교물리학과교수
