ebs 통찰 인간의 예측 가능성 자유의지 1/ 김상욱

[은하의 돛]

인간은 평생동안 무수한 갈림길에서 스스로 자신만의 길을 선택하고 개척한다. 왜냐하면 인간에게는 스스로 통제하고 결정할 수 있는 능력.. 흔히 말하는 자유의지가 있기 때문이다. 하지만 과학에서 바라보는 자유의지에 대한 생각은 다르다. 인간의 의식은 단지 뇌세포들이 만든 반응에 불과하다는 것! 고전역학의 결정론적 관점에서 보면 인간의 자유의지는 없다는 결론에까지 도달하게 되는데 과연 인간은 자유의지가 있는 것인가? 없는 것인가? 양자 물리학자가 김상욱 교수가 말하는 자유의지란 무엇인가?

저희는 자유의지가 뭔지를 모릅니다. 어느날 기계가 자유의지를 갖더라도 우리는 그 순간이 언제일지 모르고 그것이 자유의지인지도 잘 모를 수 있어요. 일단 우리 자신의 이 자유의지를 설명하지 못한다면 기계가 가지는 자유의지도 우리는 예측할 수 없을 겁니다. 이거는 일단 가까운 미래는 아니겠지만 고민해야 될 문제라고 생각합니다.

인간에 대한 예측가능성 그 첫번째 시간 자유의지 ..원자로 이루어진 세상, 인간의 감정과 의지 그  추상적 영역을 물리적인 시각에서 통찰해보는 시간... 지금 시작한다.

저희는 지난 두 회에 걸쳐서 자연이 가지고 있는 예측 가능성에 이야기 했습니다. 크게 두 가지를 이야기 했었는데, 고전역학은 '미래가 결정돼 있지만 예측하는 것이 쉽지만은 않다' 는 결론이었고, 양자역학에서는 '전혀 결정할 수가 없다. 자연을 기술하는 기본법칙이 비결정론적이다.'  이런 얘기까지 했었다.

오늘부터 이어지는 두 번의 강연에서는 저희가 인간과 사유에 대해서 예측가능성을 이야기 하겠다. 오늘 그 가운데 저는 인간을 예측하는 것이 가능한가? 또는 인간은 자유롭게 결정을 하는 것이 가능한가? 이런 주제를 가지고 이야기 할터인데 이 주제는 철학에서 자유의지라고하는 주제가 되겠다.

여러분이 자유의지를 가지고 제멋대로 움직인다면 제가 여러분의 행동을 예측하는 것은 불가능하겠죠. 그렇다면 여기서 주된 질문은  자유의지라는 것이 정말 존재하는가가 되겠다. 여러분은 자유의지가 존재한다고 믿나? 

고개를 끄덕이는 분들이 많은데 아마 지금 이 프로그램도 여러분이 자유의지로 본다고 생각할 거다. 하지만 여러분이 고전역학의 결정론을 생각해 보시면 지금 여러분이 티비앞에 앉아있는 그 행위는 지금 현재 행위의 0.1초전의 여러분의 모습 또는 여러분 주위에서 여러분에게 힘을 가할 수 있는 모든 주변 환경으로부터 F=ma에 따라, 자연 법칙에 따라 이동해온 것이라는 것을 알 수 있다.

그렇다면 여러분의 바로 지금 현재의 모습이 0.1초 전의 모습에서 온 것이라면 그 0.1초 전의 모습은 다시 또 그것의 0.1초 전에서 온 것이고 그렇겠죠? 이걸 제가 계속 뒤로 보내면 지금 현재 여러분의이  모습은 어제 저녁의 모습으로부터 이미 결정된 그런 행위를 하고 있는 것이라고 제가 주장할 수 있다.  

그런데 그 하루를 열흘전 한달전 일년전.. 계속 뒤로 미루면 여러분이 태어나시는 순간 바로 오늘 이 자리에서 앉아서 테레비전을 볼 것이 결정 되어 있다는 그 무시무시한 라플라스의 악마의 악몽이 떠오르게 되는 거다.  

뉴턴은 모든 물질을 운동역학으로 설명이 가능하다는 것을 밝혀냈다.  이를 바탕으로 프랑스 수학자이자 천문학자인 라플라스는 뉴턴역학을 태양계에 적용했고  행성들이 안정화되어 있다는 것을 밝혀냈다. 이후 라플라스는 뉴턴의 운동역학을 통해 초기값으로 우주의 모든 현상과  미래를 예측할 수 있다는 결정론을 주장했다.  이 초월적이고 전지전능한 개념을 라플라스의 악마라고 불렀다.

이런 식의 논리에서는 여러분은 자유의지가 없다. 이 논리를 깰 수 있는가? 물어보는 거예요. '

자유의지에 대한 질문은 뉴턴역학이 나오고 나서 나온 질문이고.. 물론 자유의지가 그냥.. 없어도 되나? 그렇게 생각하면 없는 것 같다.' ... 이러면 쉬울 것 같지만 자유의지가  없어지면 정말 위험한 일이 벌어진다.

여러분이 심지어 옆사람을 때리거나 죽이더라도 자기는 책임이 없다고 주장할 수 있다. 이건 이미 결정되어 있었던 일이거든!  지금 우리 법체계 그 안에서 우리의 잘못에 대해 벌을 주는 것은 여러분이 그 잘못을 저지를 수도 있었고 저지르지 않을 수도 있었는데.. 저지르는 쪽을 내 의지로 선택했기 때문에 벌을 받는 것이다. 이것이 만약에  결정되어 있었다면 벌을 줄 근거는 없다.

하지만 우리의 도덕, 윤리, 법은 자유의지의 존재를 가정하고 있다. 그래서 우리가 어떤 식으로든 자유의지가 없다는 결론으로 가는 것은 우리 사회를 위해 대단히 위험한 거다.  

하지만 자연과학, 라플라스의 악마로 대표되는 자연과학에서 자유의지가 없는 것처럼  보였다는 것이 큰 문제가 되는 거다.

그러니까 뉴턴역학이 나온 직후에는 그래도 아주 큰 문제가 되지는 않는데...

왜냐면 그 당시 과학자들은 세상을 둘로 나누어서 이해를 했다. 우리가 사는 물질..우리가 보고 있는 이 물질들 보이시죠?  이 물질들을 기술하는 데에는 자연법칙이 거기에 통용되지만 인간의 의식, 우리가 자유의지를 갖고있다고 믿고 있는 인간의 의식은 그 법칙과는 다른 영혼.. 뭐 이런거겠죠? 그런 것의 지배를 받기 때문에 뉴튼 법칙으로부터 벗어나 있다. 그러므로 자유의지가 있다. 라고 비켜갈 수 있었다. 

하지만 점점 오늘날 우리가 뇌 과학의 발전으로 인간의 의식을 점점 더 물질로 이해해가는 이 싯점에서는 자유의지의 문제가 다시 심각한 문제가 되고 있다.

내가  자유의지 얘기를 시작하기 위해서한 물리학자들이 세상을 보는 한 가지 관점을 한 가지 말씀 드려야 될 것 같다.

물론 자유의지는 우리가 느끼기에는 나의 감정  여러분의 의식 이런 영역이다. 그런 것들에 대해서 우리가 물리학적 법칙을 적용한다는 것에 대해 여러분들이 거부감이 있을 수 있다. 옛날 사람들 처럼 '거기는 원래 물리법칙이 적용되지 않는 곳이다'. 하면 쉽잖나.

하지만 물리학자들은 지금까지 세상을 어떤 물질들의 조합.. 제가 지난 시간에 세상을 무대에서 움직이는 배우로 얘기했듯이 우리 인간도 그 무대에 서 있는거다. 제가 여기 서 있듯이... 저를 이루는 모든 것은 원자로 되어 있고, 제 뇌도 원자로 되어 있다. 그래서 물리학자들은 우리의 모든 것.. 자연현상 뿐 아니라 자연에서 일어나는모든 것을  어떤 기본 단위들의  입자들의 운동으로 기술하려고 노력한다. 모든 것을 운동으로..

여러분이 제게 이 현상은 왜 일어나죠? 이렇게 물어보시면 저는  바로 무엇 무엇의 운동으로 설명을 할 것이다.

예를 들어 여러분이 보시는 이 방송에서 여러가지 일 들이 일어나고 있지만 제 목소리가 들리시죠? 목소리가 들리는 것은 소리라는 현상인데.. 파동 음파가 전달되는 현상이다. 제가 이 전 과정을 운동으로 설명할 수 있다.

우선 첫번째는 제가 이야기를 할 때 제 목이 떨립니다. 미세한 운동이지만 그것이 운동이죠? 그것이 제 주위에 보이지 않지만 공기를 진동시킨다. 공기의 운동입니다. 공기 분자들이죠. 원자가 합쳐져서 만들어지는 것인데, 그 공기 분자의 진동이 여러분 고막까지 전달이 되고 그다음 고막이 진동을.. 역시 운동을 합니다. 고막에 붙어있는 이소골이 진동을 하고 증폭기인데요. 그 다음에 여러분 달팽이관으로 들어갑니다. 달팽이관은 달팽이처럼 생긴 말려있는 관인데 쭉 피면 길다란 관이 된다. 그래서 이 관 한쪽 끝이 진동하고 있는거다. 따라서 이 달팽이관 안에 액체가 진동을 한다. 역시 운동이다. 이 진동을 누군가가 잡아낼 수 있으면 소리를 듣는건데 달팽이관 내부에는 유모세포라는 세포들이 좍.. 수백만개가 달려있다. 그래서 이름에서 알 수 있듯.. 유모 즉 머리카락이 있다는 뜻이다. 그래서 머리카락이 흔들리는 세포인데 흔들리면 이 움직이는 머리카락이 주변에 있는 세포막에 구멍을 열어서  세포막을 통해 이온이 이동을 한다. 이온이 이동하게 되면..역시 운동이죠? 이동한 이온이 세포안에 특별한 화학작용을 시작시켜서 전기신호를 만들게 되고 그 전기신호가 뇌까지 가는데 뇌까지 가는 전기신호 조차도 여러분이 뇌 세포의 세포막을 통해서 나트륨이온과.. 나트륨이 원래 원자인데요 그것의 이온.. 어려운 얘긴데 전하를 띤 원자이다. 나트륨이온과 칼륨이온이 단지 세포막을 통해 이동하는 ..역시 운동이죠? 우린 그것을 뇌의 전이라고 부르는데, 그런 뇌의 전이가 모여진 뇌의 수많은 전이가 모여진 패턴을 오늘날 의식이라고 부른다.

소리를 인지하는 전 과정을 제가 운동으로 설명했다. 이런식으로 할 것이다. 따라서 운동법칙이 어떤지는 바로 여러분 뇌까지 가는 이 전 과정에서 무슨 일이 벌어지는지를 이해하는데 가장 핵심적인 것이 되겠죠.

자 그럼 본격적으로 자유의지에 대해서 해볼텐데..

우선 고전역학에서는 결정론이다. 모든 것이 결정되어 있다고 했다. 그래서 만약 고전역학적 입장을 취한다면 뇌에서 일어나는 모든 일이 다 고전역학적으로 일어나고 그렇다면 우리가 초기조건을 정확하게 알 수만 있다면 라플라스의 악마 모든 것이 결정되어 있다는 뜻이다.

물론 예측하는 것은 대단히 어렵다 카오스 이론이 얘기해주고 있다. 하지만 결정은 돼 있다. 여기서 여러분이 중요한 지점에 놓이게 되는데...  결정되어 있으면 자유의지는 없는 건가? 이 결정론과 자유의지의 관계는 그렇게 단순하지만은 않아서 실제  우주가 결정론으로 기술된다고 하더라도 자유의지가' 있다, 없다' 양쪽 입장을 다 취할 수 있다.

실제로 우주가 결정론임에도 불구하고 .. 결정론이면 우주가 정해져있다고 쉽게 결론을 내릴 수도 있다.. 다 정해져 있으니까..하지만 우주가 결정돼 있지만 자유의지가 '있다'라고도 할 수 있는데 그것이 바로 첫번째 시간에 얘기했던 카오스의 이론.. 예측 불가능성에서 온다. 실제로 많은 철학자들이 우리가 정해져 있지만 예측 못하는 것 때문에 '자유의지가 있다' 라는 표현들을 쓰지만 엄밀한 의미에서는 자유의지를 어떻게 불러야 될지에 따라 달라질 것 같은데 실용적인 의미에서는 우리가 예측하기 힘드니까 자유의지가 있다고 할 수 있을지 모른다. 되게 애매하죠?

날씨에 예를 들었지만  .. 날씨를 물론 먼 미래를 예측하긴 힘들다. 여러분의 행동이 결정되어 있고 여러분의 행동이나 뇌의 모든 운동이 날씨와 같이 운동한다고 했을 때 제가 여러분의 한달 뒤의 행동을 예측하긴 어렵겠지만 날씨도 하루 이틀은 예측할 수 있는 것처럼 가까운 미래의 여러분의 행동을 예측할 수 있을지 모르지않나. 이럴 때 자유의지란 어떤 의미일까? 재미있는 얘기같지만 제가 말하는 이걸 정확히 소설의 소재로 사용해서 글을 쓴 사람이 있다. 일본의 히가시노 게이고라는 작가가 '라플라스의 마녀'이다. (물리학, 수리학의 난제들을 기반으로 쓴 추리 소설) 

 '라플라스의 마녀' 하니까 어떤 의미인지 좀 느낌이 오시죠. 바로 우리가 결정론을 얘기할 때 썼던 바로 그 라플라스이다. 그래서 이 소설에 나오는 주인공은 다른 사람들 보다 조금 더 멀리까지 볼 수 있는 .. 어차피 테아스시스템이기 때문에 굉장히 미래를 예측하기 어렵지만 예측하기 어렵다는 것은 얼마나 그 사람의 능력이 있냐에 따라 달라지거든요. 슈퍼컴퓨터가 더 완벽하게 되어있는 기상청과 여러분과는 예측능력이 다르겠죠. 마찬가지로 만약에 우리보다 뛰어나게 단 몇 시간이라도 미래를 볼 수 있는 사람이 있다면.. 결정되어 있으니까 그사람에게는 다른 사람의 행동이 자유의지가 자유의지로 보이지 않는다는 거다. 그걸 소재로 한거다.

물론 그 소설은 안타깝게 그런 능력을 갖게 된 사람이 놀라워하고 기뻐하지만 나중에는  나쁜 짓에 자기 능력을 사용한다. 그래서 그사람에게는 움직이는 바람같은 게 다 결정이 되어 있다. 우리한테는 바로 지금 바람이 불어야 알지만 그는 몇 분 전에 알 수 있다. 몇 분 후에 요 앞에 어느정도 세기의 바람이 불지를 안다는 뜻이다. 물론 한 두 시간 뒤에는 모른다. 이사람도 .. 그래서 이 사람은 바람의 움직임을 알기 때문에 죽이고 싶은 사람이 바로 앞에 있는데 그 사람이 있을 장소에서 떨어진 곳에 가서 5분뒤에 그사람에게 바람이 갈 것을 예측한 다음에 거기에 독을 놓는다. 독이 가서 그 사람을 죽인다.  경찰은 도저히 상상할 수 없는 그런 행동이었죠?

자.. 이 소설이 하고자 하는 얘기는 우리가 자유의지를 이와 같이 예측 불가능성에 맡기는 순간 자유의지는 굉장히 자의적이 된다. 어떤 사람에게는 자유의지인 것이 어떤 사람에게는 자유의지가 아닐 수 있다는 거다. 그래서 저같은 빡빡한 물리학자는 이런 종류의 자유의지가 자유의지일까? 고민을 좀 합니다. 많은 철학자들은 상당히 잘 받아들이고   동시에 이렇게 획득한 자유의지가 우리가 사는데 굉장히 유용하기 때문에 .. 자유의지가 없으면 여러분 막 범죄를 저지를거 아니에요. 그래서 우리가 '자유의지를 진화와 생존에 유리했기 때문에 믿은 개념이다.' 라는 입장을 취하는 철학자들이 꽤 있다.

[철수]

실존철학자 사르트르는
비록 개인은 자신의 상황이 완전히 결정되어 있더라도 "자유롭도록 저주받았다"고 기술했다.
그가 자유의지를 말하는 것인지 자유의지의 환상을 말하는 것인지는 분명하지 않다.

다만, 그가 말한 것이 결정론적 우주에서 자유의지의 환상이 존재한다면
환상 속의 주체에게는 고통스러운 일이다라는 말을 하고 싶었던 것일까?

[철수]

자유의지 문제는 물리학이 감당할 수 있는 영역은 아니다.
인문교양적으로 말해서
자유의지는 주체와 의식의 문제인 반면, 물리학은 객체와 물질에 대한 연구이기 때문이다.

[철수]

인문학에서야 커뮤니케이션 수단이 언어이기 때문에
주체와 객체의 합일을 말하고 의식과 물질의 본질이 같다고 주장할 수 있다.

그러나 물리학은 수식으로 표현하고, 실험으로 증명해야 하는 분야이기 때문에
자유의지의 문제는 방정식이나 함수로 표현될 수 없는 불가지의 영역일 수 밖에 없다.

[철수]

그래도 자유의지를 물리학이 증명할 수 있다고 억지 가정을 한다면
자유의지가 없다는 것을 증명하는 것은 가능하지만,
자유의지가 있다는 것을 증명하는 것은 불가능해 보인다.
물리학 또는 과학의 내재적 한계일 것이다.