모든 것은 미리 결정된 것인가 = 스티븐 호킹

[아이리스]

모든 것은 미리 결정된 것인가 = 스티븐 호킹 

모든 것은 미리 결정된 것인가 = 스티븐 호킹 =

이번에는 결정론과 자유의지론에 대해 몇 가지 얘기를 하겠습니다.

희곡,“줄리어스 시저(Julius Caesar)"에는 음모가인 카시우스가 브루터스에게 ”사람은 때때로 자기 운명의 주인이다.“ 라고 말하는 장면이 나옵니다. 그러나 진정 우리가 우리자신의 운명의 주인일까요? 아니면 우리가 하는 모든 일들은 이미 전지전능한 신에 의해 결정된 것일까요? 운명결정론에 의하면 신은 늘 전지전능하고 시간의 바깥에 존재합니다.

따라서 신은 무엇이 일어날지 항상 알고 있는 것입니다. 그런데 어떻게 우리 인간에게 자유의지가 있을 수 있겠습니까? 어떻게 인간이 자신의 행동에 책임을 질 수 있을까요?

만일 어떤 사람이 은행 강도가 될 운명을 타고 태어났다면 그래서 실제로 은행 강도가 됐다면 그것은 그 사람의 죄라고 볼 수 없습니다. 그런데 왜 그 사람이 벌을 받아야 할까요?

최근에는 *결정론에 대한 논쟁이 과학에 기초를 두고 전개되어 왔습니다.

우주와 그 안의 삼라만상이 어떻게 시간과 함께 전개되어 왔는가를 설명해 주는 법칙들은 훌륭하고 완벽하게 정리되어 있는 것처럼 보입니다. 비록 우리가 아직 이 모든 법칙들의 정확한 형식을 알지는 못하지만 몇몇 극단적인 상황을 제외한다면 거의 대부분의 경우 무슨 일이 벌어지는지 충분히 추정할 수 있습니다.

가까운 미래에 남아있는 의문을 모두 풀어 낼 수 있을지에 대해서는 아직 의견이 분분하지만 제 의견은 이렇습니다. 앞으로 20년 안에 인류가 우주의 비밀을 밝혀낼 확률은 50대 50입니다. 하지만 비록 우리가 그 비밀을 밝혀내지 못한다 하더라도 달라지는 것은 없습니다. 중요한 점은 우주의 처음 상태부터 우주의 진화까지를 완전하게 설명할 수 있는 일련의 법칙이 존재한다는 것입니다.

이 법칙들은 신에 의해 조종되는지도 모릅니다. 하지만 신이라 할지라도 그(남자인지 여자인지는 모르지만)가 이 법칙을 뒤집어엎으려고 끼어들지는 않을 것입니다. 우주의 최초의 구성은 신에 의해 선택되었는지도 모릅니다. 아니면 태초의 우주 그 자체가 이미 과학법칙에 의해 결정되었었을 수도 있습니다. 그러나 이 두 가지 경우 모두의 공통점은 우주의 삼라만상이 과학의 법칙에 따라 진화해 가도록 결정되었다는 것입니다.

인간이 자신의 운명의 주인인지 아닌지를 판단하기 어려운 것은 바로 이 이유 때문입니다. 최근 들어서 등장한 우주에서 일어나는 모든 일을 결정하는 *‘우주 대통일이론‘ 이라는 것이 존재할 것이라는 생각은 여러 가지 문제점을 갖고 있습니다.

무엇보다 먼저 대통일이론은 수학적으로 간결하고 정밀한 것이어야 합니다.

모든 사물에 대한 이론으로서 특별하면서도 간단한 이론이어야 합니다. 하지만 불과 몇 개의 방정식으로 우리 주변에서 일어나는 미묘하고도 복잡한 모든 일들을 어떻게 설명할 수 있겠습니까. 심프슨이 금주의 인기 순위에서 1위를 차지하고 카렌말더 부인이 보그 잡지의 표지모델로 나오는 것을 대통일이론이 설명할 수 있으리라고 믿을 사람이 있겠습니까?

두 번째 문제점은 만약 대통일이론에 의해 모든 것이 결정된다면 우리가 말하는 모든 것 역시 그 이론에 의래 결정된다는 전입니다. 그렇다면 우리가 이야기하는 모든 것이 정확하도록 결정되었다고 말할 수 있을까요? 어떤 진실을 놓고도 잘못 이야기 할 경우가 많다고 봐야 하지 않을까요?

저는 매주 많은 사람의 논문을 우편으로 받습니다. 그 논문들은 모두 다를뿐더러 대부분이 서로 상충되는 의견들입니다. 그럼에도 불구하고 대통일이론은 그 필자들이 모두 옳은 이야기를 하도록 이미 결정되었다고 주장하는 격입니다. 그렇다면 지금 제가 하고 있는 이야기가 다른 이론에 비해 더 정당성을 갖는다고 말할 수 있을까요? 나 역시 대통일이론에 의해 이미 결정되어 있다면 도저히 그럴 수는 없는 일이겠지요.

모든 것이 결정되어 있다는 이론의 세 번째 문제점은 우리가 우리 인간에게는 자유의지가 있다고 생각하며 무엇을 할 것인지 아닌지를 판단할 자유는 우리에게 있다고 생각한다는 점입니다. 하지만 그들의 말처럼 만약 모든 것이 과학법칙에 의해 지배되고 있다면 인간의 자유의지는 한낱 환상에 불과할 것입니다. 그리고 만약 인간에게 자유의지가 없다면 우리가 자신의 행동에 책임질 근거가 무엇이겠습니까? 범죄자가 정신 이상자인 경우 그에게 책임을 물을 수 없기 때문에 우리는 그를 처벌할 수도 없습니다.

그런데 만약 대통일이론에 의래 우리 자신들의 모든 것이 결정된다면 우리가 하는 모든 행동은 어쩔 수 없는 일일 것입니다. 따라서 누가 자신의 행동에 책임을 져야하는가라는 심각한 문제가 발생하게 됩니다. 결정론에 얽힌 문제들은 몇 세기를 거치면서 토론이 끊이지 않았던 주제입니다. 그러나 우리가 완전한 과학적 지식을 갖고 있지 못했기 때문에 그 동안의 논쟁은 다분히 탁상공론에 가까운 것이었습니다. 더구나 우리는 우주의 초기 상태가 어떻게 해서 결정되었는지 모릅니다. 이 문제는 매우 긴박한 문제입니다. 왜냐하면 이 문제를 해결하면 20년 이라는 짧은 시간 이내에 통일이론을 완성할 수 있는 가능성이 생기기 때문입니다. 그리고 우리는 우주의 초기상태 그 자체도 과학 법칙에 의해 결정될 수 있다는 것을 깨닫게 될 것입니다.

지금부터 하는 이야기들은 이러한 문제들을 해결하기 위해 저 자신이 기울였던 시도에 대한 것입니다. 그렇다고 제가 어떤 심오한 독창적인 이론을 주장하는 것은 결코 아닙니다. 단지 현재 제가 말할 수 있는 최선의 것을 이야기 할 뿐입니다.

첫 번째 문제부터 출발해 봅시다,

우리가 관측하는 우주는 복잡한 구조를 갖고 있는데다가 그 안에 그다지 중요하지 않은 사소한 것들을 무수히 많이 간직하고 있습니다. 그런데 상대적으로 너무도 단순하고 간결한 이론으로 어떻게 그 복잡한 우주를 다 설명할 수 있을까요?

이 문제에 대한 열쇠는 야자역학의 불확실성 원리에서 찾을 수 있습니다.

불확실성 원리는 입자의 속도와 위치 모두를 동시에 엄밀하게 측정해낼 수 없다는 사실에서 출발합니다. 위치를 정확하게 측정하려 하면 할수록 속도에 대한 측정은 정확도를 잃게 되고 그 역도 마찬가지로 성립합니다. 물질들이 멀리 떨어져 있는 현실 세계에서는 위치에서의 불확실성이 아주 작기 때문에 불확실성의 원리가 그다지 중요한 의미를 갖지 못합니다. 하지만 양자의 세계에서는 입자들이 서로 매우 근접해 있게 때문에 불확실성이 지극히 큰 의미를 차지하게 됩니다. 초기 우주의 우주 상태가 가질 수 있는 경우의 수도 아주 많아집니다. 초기의 우주 상태가 달라지면 우주 전체의 역사도 그에 따라 모두 달라 지게 됩니다. 그때 여러 가지 가능한 우주의 역사는 거시적 관점에서 보면 큰 차이가 없습니다. 단일한 하나의 우주가 서서히 팽창하게 되었다는 점까지는 거의 동일합니다.
하지만 패션잡지의 표지가 무엇이 될 것인가와 같은 문제 즉 별들의 분산 같은 세부적인 문제에서는 커다란 차이가 생기게 됩니다. 결국 우주의 역사가 패션 잡지의 내용을 다르게 만들 수도 있다는 것입니다.

우리를 감싸고 있는 우주의 복잡성 그리고 그 세부사항들은 결국 우주 초기 상태의 불확실성의 원리에서 기인했다고 말할 수 있습니다. 바로 그 초기 상태가 우주에 풍부하고 무수한 세부 사항을 가진 일군의 역사를 부여한 것입니다. 그 중엔, 비록 그 확률은 낮지만 네일 키녹 이 최근의 선거에서 당선된 사실도 우주의 역사에 기록되어 있었는지도 모릅니다.

그러나 우리는 카렌 멀더가 보그 잡지의 표지모델이 되고 보수당이 선거에 승리하는 역사에 우연히 살고 있는 것뿐입니다. 

이제 두 번째 문제로 넘어가 봅시다.

만약 우리가 하는 일이 대통일이론에 의해 결정된다면 과연 우리가 우주에 대해서 잘못된 판단보다는 올바른 판단을 내릴 수 있을까요? 또 우리가 말하는 것이 타당하다는 것은 누가 보장하겠습니까? 이 물음에 대한 나의 대답은 다윈의 자연도태설에 근거를 두고 있습니다. 지구상의 원시적인 생명 형태는 원자의 우연한 배열에 의해서 자연 발생적으로 생겨났을 것입니다. 최초의 생물은 아마도 거대한 분자였을 겁니다. 그러나 그것이 DNA는 아니었을 겁니다. 왜냐하면 임의의 조합에 의하여 DNA분자가 생길 확률은 매우 희박하기 때문입니다. 초기의 생명체는 자기 복제에 의해 번식했다고 생각됩니다. 양자적인 불확실성의 원리와 임의적인 원자의 열에 의한 운동을 고려한다면 극도로 단순한 초기 생물의  자기 복제 과정에는 많은 실수가 있었을 수 있습니다.

이런 실수의 대부분은 유기체의 생존과 복제 능력에 매우 치명적인 것이었을 겁니다.
그 중 어떤 실수는 사라지지 않고 다음 세대까지 이어졌습니다. 비록 희귀한 경우이긴 했겠지만 어떤 실수는 유기체에 오히려 유리한 경우도 있었을 겁니다. 물론 완전히 우연의 소치였지만 이러한 실수를 물려받은 유기체들은 이전보다 훨씬 더 뛰어난 생존력과 자기 복제능력을 갖게 되었을 것입니다. 그래서 그들이 이정의 비능률작인 유기체를 대체하게 되었던 것입니다.

DNA의 이중나선구조의 발달은 초기 원시 지구에서의 유기체들의 이러한 진화에 의해 완성되어 온 것입니다. DNA의 이중나선구조는 가장 완벽한 것이기 때문에 그 이전에 생존했던 생물들은 이제 완전히 대체되었습니다. 진화가 진전됨에 따라 생물들은 중추신경계를 발달시키는 단계까지 이르렀습니다. 감각기관으로부터 모아진 정보의 의미를 정확히 인식하여 그것에 대해 적절한 반응을 할 수 있는 생물은 살아남아 번식할 수 있게 된 것입니다. 인류라는 종족은 이것을 한 단계 더 높게 끌어 올렸습니다.

인간의 신체나 DNA는 고등한 유인원과 조금 다른 점은 언어 능력이었습니다. 이것은 인류가 말이나 글의 형태로 정보를 다음 세대로 전달하고 경험을 축적할 수 있었다는 것을 의미합니다. 그 이전에는 경험의 결과가 어쩌다 일어나는 복제 과정의 실수를 통해 DNA에 입력되어 유전되는 방식으로 아주 천천히 전수되는 길 밖에 없었습니다. 언어 능력의 발달로 진화 속도는 극적으로 진화속도는 극적으로 빨라졌습니다. 생물적 진화 과정을 통하여 인류가 탄생하는 데는 무려 30억년이나 결렸습니다. 그러나 지난 만년사이에 문자로 된 언어를 개발함으로써 인간은 동굴 속의 인간에서 우주의 궁극적인 의문이 무엇인가를 질문할 수 있는 위치까지 발전할 수 있었던 것입니다.

진화의 마지막 만년동안 인간에게는 뚜렷한 생물학적 진화나 DNA상의 변화는 없었습니다. 따라서 감각기관에서 제공된 정보로부터 올바른 결론을 유출하는 능력인 인간의 지능의 기원을 알아보기 위해서는 동굴에서 생활했던 원시인의 시대로 거슬러 올라가야만 합니다.

지능은 인간들이 다른 동물들에게 잡아먹히지 않기 위해서나 어떤 동물들을 잡아먹기 위해서 사용했던 능력에서 선별되어진 인간 지능의 질적 능력이 복잡한 현대 생활을 영위해 나가는 데에도 그대로 통용될 정도라는 사실은 놀랄만한 것입니다.

결정론에 대한 의문에 답을 내리거나 대통일이론을 밝혀낸다고 해도 이것이 인류의 생존을 위해 별다른 이익이 되지는 못할 것입니다. 그럼에도 불구하고 다른 목적으로 발달한 인류의 지능이 이러한 문제들에 대해 올바른 대답을 내려 주리라는 것은 확실합니다.

 이제 자유의지와 행동에 대한 책임성을 묻는 세 번째 문제를 다뤄봅시다.

주관적으로 느끼기에 우리는 우리가 무엇을 할 것인가를 선택할 수 있다고 생각하고 있습니다. 그러나 이것은 환상에 불과합니다. 어떤 사람들은 자기들이 예수나 나폴레옹이라고 생각하지만 그것은 사실이 아닙니다. 우리에게 필요한 것은 한 유기체가 자유의지를 가질 수 있느냐 없느냐를 구별해 줄 객관적인 실험인 것입니다.

예를 들어 외계의 행성에서 꼬마 녹색 인간이 우리처럼 행동하도록 미리 프로그램 되어 진 로봇인지 아니면 자유의지를 가진 인간인지 알아낼 수 있을까요? 자유의지에 대한 객관적인 실험을 해 본다면 이런 식이 되겠죠. 그 생물은 자신의 미래의 행동을 예언할 수 있는가? 만약 그렇다면 그들은 자유의지를 갖고 있지 못하며 모든 것이 예정되어 있는 셈이죠.

다시 말해서 미래의 행동을 예측할 수 없다면 그것은 자유의지를 가진 것이라고 기능적인 정의를 내릴 수 있습니다.

완전한 대통일이론을 발견하면 인간의 미래도 예측할 수 있다는 근거에서 이런 자유의지의 존재에 반대하는 사람도 있습니다. 그러나 인간의 두뇌는 불확실성의 원리를 따릅니다. 그래서 인간의 행동에는 양자역학과 연관된 임의성의 요소가 내재되어 있습니다. 양자 역학적인 불확실성은 매우 작은 영향을 미칩니다. 우리가 인간의 미래를 점치지 못하는 진정한 이유를 간단히 설명한다는 것은 무척이나 힘든 일입니다. 우리는 이미 인간의 두뇌를 움직이는 기본적인 물리적 법칙을 알고 있습니다. 그리고 그것은 비교적 간단한 법칙입니다.

그러나 그 간단해 보이는 법칙에 두세 개의 요소들이 관여되면 그 방정식은 풀기 어려운 난해한 것으로 바뀌고 맙니다. 이보다 훨씬 간단한 *뉴튼의 중력이론에서도 그 방정식을 정확하게 계산할 수 있는 경우는 겨우 두 요소 사이의 관계뿐입니다. 그러므로 세 종류 이상의 요소에 대해서는 근사치밖에 얻을 수 없으며 요소가 많아질수록 계산은 더욱더 복잡해집니다. 인간의 두뇌는 10의 26제곱 즉 10억의 10억 배에 해당되는 숫자의 입자를 가지고 있습니다. 따라서 설령 두뇌의 초기 상태와 두뇌에 입력된 신경 데이터가 주어진다 하더라도 방정식을 플어 두뇌가 어떻게 작동하고 행동하는가를 예측한다는 것은 매우 어렵습니다. 물론 사실상 두뇌의 초기 상태를 측정하는 것 자체도 불가능합니다.

뇌의 초기 상태를 측정하기 위해서는 뇌를 조각조각 자르지 않으면 안 되기 때문입니다. 만약 뇌를 잘게 잘라 놓았다고 하더라도 측정해야 할 입자가 너무 많아집니다. 또한 뇌는 초기 상태에 굉장히 민감한 것이므로 초기 상태에 약간의 변화만 생겨도 그 후의 행동에는 많은 차이가 생겨납니다. 그러므로 뇌를 지배하는 기본적인 법칙을 알아냈다 하더라도 두뇌의 행동을 예측하는 것은 거의 불가능하다는 것입니다.

우리는 모든 것이 이미 결정되어 있다는 생각에 기초해서 행동할 수는 없습니다. 왜냐하면 무엇이 결정되었는지 알 수 없기 때문입니다. 만약 대통일이론에 의해 우리가 교수형으로 죽을 것이라고 예정되어 있다면 익사할 리는 없을 것입니다. 그렇다면 조각배를 타고 폭풍이 이는 바다에 가더라도 교수형을 면치는 못할 것입니다. 저는 모든 것이 이미 결정되었고 되돌릴 수 없다는 신념을 가진 사람도 길을 건너기 전에 좌우를 살피는 것을 보았습니다. 만약 좌우를 잘 살피지 않는다면 죽게 되고 그러면 자신의 주장이 옳다는 것을 증명할 수 없게 될 테니까요. 다른 사람이 어떻게 행동할지 알 수 없기 때문에 앞에서 내가 정의한 실험적 정의에 의해 인간은 자유의지를 가질 수 있다고 볼 수 있겠죠 그러나 이것조차 실제로는 대통일이론에 의해 미리 결정된 것이라면 인간은 자신의 행위에 대해 어떻게 책임성을 가질 수 있겠습니까?

또다시 이 문제에 대한 대답은 자연도태설에서 찾아야 합니다. 개인이 사회 속에서 살면서 책임성을 느끼는 것은 자신의 가치관을 퍼트리기 위해 생존하고 함께 일하기 때문일 것입니다. 물론 개미도 사회를 이루고 살고 있습니다. 그러나 개미의 사화는 새로운 상황에 능동적으로 대처할 수 없는 경직된 사회입니다. 하지만 서로서로 어떤 목표를 공유하고 있는 인간들의 집합은 공통의 목표를 위해서 협동할 수 있습니다. 그렇게 함으로써 가치체계가 확장되고 사회가 번영할 수 있는 것입니다. 자유의지의 개념은 다른 영역 즉 과학의 기초 법칙의 영역에 속하는 문제입니다.

만약 과학의 법칙으로부터 인간의 행동을 연역한다면
우리는 *자기언급체계(self-referencing system)"라는 패러독스에 빠지게 됩니다.

사람들의 미래의 행동을 과학의 법칙으로부터 예측했다고 가정해 봅시다. 그러면 예측된 것에 의하여 미래는 바뀌어 버립니다.

그것은 시간 여행(나는 개인적으로 시간 여행은 불가능하다고 생각하지만)에 비유해서 말씀드릴 수 있습니다. 시간 여행을 통해서 미래에 무엇이 일어날지를 알았다고 합시다. 그러면 미래를 바꿀 수 있습니다.

만약 그랜드 내셔날 이라는 대장애물 경마에서 어느 말이 이길 것인가를 미리 알아냈다면 그 말에 돈을 걸어서 행운을 잡을 수도 있습니다. 그러면 그러한 행동 때문에 배당금은 변할 것입니다. 시간 여행으로 어떤 문제가 발생하는지는 “빽 투 더 퓨쳐”라는 영화를 봐도 잘 알 수 있습니다. 미래를 예견하는 것이 가능한가라는 문제와 연관된 패러독스는 내가 앞에서 언급한 문제와도 매우 밀접한 관련이 있습니다. 즉 궁극의 이론은 우리가 그 이론에 대해 올바른 결론을 얻을 수 있도록 결정되어 있는가 라는 문제인 것입니다.

이 문제에 대해서는 다윈의 자연  도태설이 올바른 대답을 내려 줄 것입니다.

궁극적으로 올바른 답은 그 문제에 대한 답을 구하는 과정에서 직접 발견되지 않을 수도 있습니다. 하지만 최소한의 시행착오와 자연 선택의 과정을 통해 일련의 올바른 물리법칙을 찾아 낼 수 있을 것입니다. 그렇지만 두 가지 이유 때문에 우리는 인간의 행동을 예측하는데 그 법칙들을 사용할 수는 없을 것입니다.

첫째로 우리는 그 이론의 방정식을 풀지 못할 것입니다.

두 번째 이유는 설사 그 방정식을 푼다고 할지라도 미래의 예견은 우리의 체계(system)를 붕괴시킬 것입니다. 그렇지 않다면 자연 도태는 자유의지라는 실제적인 이론을 채용하도록 우리를 유도할 것입니다. 행동을 자유롭게 선택할 수 있다는 의견을 받아들인다면 경우에 따라서는 행동이 외부의 힘에 의해 결정되기도 한다는 사실도 더불어 인정해야 합니다.

어느 정도의 자유의지라는 개념은 전혀 의미를 갖지 않습니다. 그러나 어떤 사람이 어떠한 것을 선택할 확률이 높다고 추측하는 것과 그가 자유롭지 못하다는 것을 혼동해서는 안 됩니다.가령 저는 대부분의 사람들이 저녁을 먹을 것이라고 추측할 수 있습니다. 그렇지만 당신이 저녁을 먹지 않고 잠자리에 드는 것은 완전히 당신의 자유입니다.

이러한 개인의 완전한 자유라는 주장은 극한적인 상황에서 범죄를 저지른 사람이 죄를  피하고 자신의 책임을 줄이려는 의도일 뿐입니다. 극한적인 상황에서는 반사회적인 범죄가 많이 일어날 수 있습니다. 하지만 그렇다고 자신의 책임을 회피하려는 행위는 용납될 수 없습니다.

과학의 기본 법칙은 앞으로도 계속 연구해 나가야 되겠지만 이와는 별도로 인간의 행동도 탐구해야 할 것입니다. 앞서 설명한 그런 이유 때문에 과학의 기본 법칙으로는 인간의 행위를 유추해 낼 수 없기 때문입니다. 그렇지만 자연 도태의 과정을 통해서 발달되어 온 논리적 사고력과 지성은 사용할 수 있습니다. 불행하게도 자연 도태는 인간에게 공격적인 성격도 함께 발달 시켰습니다. 인간이 초기에 동굴에서 살았을 시절에 공격성은 생존을 위해 반드시 필요한 것이었습니다. 그러나 인간의 과학 기술은 엄청나게 발달하여 나쁘게 사용된다면 인간 자신의 생존을 위협하는 무시무시한 결과를 낳을 수도 있습니다. 문제는 인간의 공격적인 본능이 DNA 속에 기록되어 있다는 것입니다.
생물학적인 진화에 의한 변화는 수백만 년 단위로 이루어집니다. 인간이 만약 자신의 공격성을 통제하려는 지성을 갖지 않는다면 인간에게 미래란 있을 수 없습니다. 하지만 생명이 있는 한 희망은 있습니다. 앞으로 백년이상 살 수 있다면 우리는 다른 행성이나 다른 항성에까지 진출할 수 있을 것입니다. 이러한 일이 가능해진다면 핵전쟁 같은 참상은 훨씬 줄어들 것입니다.

이상의 결론을 요약해 보겠습니다.

저는 우주의 삼라만상이 미리 결정되어 있다는 이론이 일으키는 몇 가지 문제에 대하여 얘기했습니다. 결정론이 전지전능한 신에 의해 좌우되든 과학에 의해 만들어지든 별다른 차이는 없습니다. 과학 자체가 신의 의지를 표현하는 다른 형태라고 말할 수도 있기 때문입니다. 결정론에 관해서는 세 가지 문제를 고려해 보았습니다.

첫째로는 복잡한 우주가 아주 사소한 일까지도 포함하여 어떻게 단순한 이론으로 설명될 수 있는가? 바꿔 말해서 선지의 삼 페이지에 무슨 내용이 나오는지를 결정하는 것과 같은 모든 세부적인 문제를 신이 선택한다고 믿을 것인가 하는 문제였습니다.
이 문제는 양자역학의 불확실성 이론으로 설명할 수 있는데 이 이론에 따르면 우주에는 단일한 하나의 역사가 있는 것이 아니고 일군의 역사가 있다고 했습니다. 일군의 역사들은 거시적인 입장에서 보면 큰 차이는 없지만 매일 매일의 일상적인 문제에서는 커다란 차이를 가져 올 수 있습니다.
우리는 독특하고 민감한 역사적 시대에 살고 있습니다. 그러나 어떤 역사라고 해도 지적 생명체에게는 거의 비슷할 것입니다. 하지만 대중가요의 인기 순위에서 누가 1위를 차지하는가 하는 문제는 달라질 수 있겠죠. 이러한 사소한 변화는 입자의 불확실성과 임의성을 다루는 양자 세계의 기본 법칙 때문에 발생하는 것입니다.

두 번째의 질문은 만물이 기본 이론에 의해 결정된다면 이 기본 이론을 밝혀내는 것도 기본 이론 자신이 만들어내야 한다는 것이었습니다. 그리고 어떠한 근거에서 그 이론이 올바르다고 할 수 있겠는가 하는 것이었습니다. 이 문제에 대한 대답을 나는 다윈의 자연도태설에서 구했습니다. 즉 세계에 대한 올바른 결론을 이끌어 낼 수 있는 사람들만이 생존하고 번영할 수 있다는 것이죠.
세 번째 질문은 모든 것이 결정되어 있다면 자유의지란 무엇이고 행위에 대한 책임성은 과연 무엇인가 하는 것이었습니다. 그러나 유기체가 자유의지를 갖고 있는가  없는가를 판단할 수 있는 유일한 객관적인 기준은 유기체의 미래를 예견할 수 있는가 없는가에 달려 있습니다. 인간의 경우에는 다음의 두 가지 이유 때문에 기본 이론으로 인간의 미래를 예측할 수 없다고 하였습니다.

첫째 이유로는 무수한 요소들이 도입된 방정식은 정확하게 풀 수 없다는 것이고

두 번째 이유로는 비록 방정식을 푼다 하더라도 예측된 미래 때문에 계가 붕괴되고 결과가 달라진다는 것이었습니다.

따라서 인간은 인간의 미래를 선택할 수 있다고 믿어도 좋을 것입니다. 인간은 인간의 행위에 책임성이 있다고 믿어야 살아남는데 결정적으로 도움이 될 것입니다. 자연도태설은 이러한 믿음을 더욱 강화시켜 줄 것입니다. 책임성이라는 단어의 언어적 의미가 DNA 속에 내재된 공격적 본능을 제어할 수 있어야 합니다. 만일 그렇지 못하면 인류는 자연 도태되어 마침내 종말을 맞을 것입니다. 은하계 어딘가에 있을지도 모르는 지능이 있는 어떤 생명체들은 자신들의 본능적 공격성과 책임성을 잘 조절하고 있을지도 모릅니다. 만약 그렇다면 인간은 언젠가는 그들을 만나 볼 수 잇겠지만 최소한 그들이 보내지고 있다고 믿어지는 전파신호를 조사 해 볼 필요는 있을 것입니다. 만약 그들이 이미 우리 인간의 존재를 알고 있다면 그들은 임간을 만나려 하지 않을 것입니다. 인간의 역사를 놓고 본다면 그것이 오히려 현명한 일일테니까요..

결론적으로 나의 강의를 요약한다면 모든 것은 이미 결정된 것인가 에 대한 것이었습니다. 그리고 대답은 그렇다 는 것이었습니다. 그러나 모든 것이 결정된 것이 아니라고 말하는 것이 오히려 나을 수도 있을 것입니다. 왜냐하면 우리는 무엇이 결정됐는지 결코 알 수 없기 때문입니다. 이것이 내가 말하고자 하는 전부입니다.

** 단어 해설.**

*결정론 - 인간의 의지는 원인에 의해 완전하게 규정되어 있고 자유의지란 그 원인을 완전히 알지 못하거나 혹은 아는 것 자체가 불가능하기 때문에 상정되어 있을 뿐이라는 이론.

*대통일이론 - 자연계에는 중력, 전자기력, 원자핵의 소립자들을 결합시키고 있는 강력,
베타붕괴를 일으키는 약력이라는 네 가지 힘이 있는데 이것을 하나의 기원으로부터 설명하는 이론. 이 통일이론을 만들려는 여러 가지 모델이 있지만 아직 결정적인 방법은 없다.

*우주의 초기상태
우주의 진화는 기본적으로 아인슈타인 방정식에 의해 기술 되지만 방정식을 풀기 위해서는 우주초기 조건으로 t=0인 상태를 지정해 놓지 않으면 안 된다.

*불확실성 원리
양자역학에 의하면 물체의 위치와 속도 에너지와 시간 등과 같이 서로 상보적인 변수의 값은 한쪽의 값을 정밀도 높게 구하려고 하면 그만큼 그 상보적인 변수의 값은 낮아진다.

* 다윈의 자연 도태설
종은 번식하여 자손에게 유전자를 전해 줄 때 여러 가지 이유로 유전자가 정확하게 복제되지 않는 경우가 있다 그때 그 유전자가 발현하여 부모로부터 우수한 자질을 물려받은 개체는 생존 능력이 강하고 부모로부터 열등한 자질을 물려받은 개체는 소멸해 간다. 이와 같이 하여 점차로 환경에 작합한 생존 능력이 강한 종으로 진화해 간다.

* 자기복제
단세포 생물이 세포 분열에 의해 생식하는 것.

+ DNA이중나선구조
유전자의 실체인 DNA는 네 종류의 염기 즉 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민 등으로 구성되어있다. 이 네 종류의 염기가 두 가닥의 사슬을 만들고 이 두 가닥의 사슬이 나선 모양으로 꼬여있는 것이 DNA이다.

* 뉴튼의 중력이론
일반 상대성 이론에 대비되는 고전론 으로서의 역학이다. 세 가지 법칙으로 이루어지는 운동법칙을 기초로 하고 있고 대상이 거시적인 크기를 가진 것으로서 속도가 광속에 비해 느린 경우에만 적용된다.

* 우주를 지배하고 있는 기본적인 힘은 중력(gravitational force), 전자기력(electromagnetic force), 약력(weak force), 강력(strong force) 4가지로 이루어져있다. 강력과 약력은 핵 내부에서 작용하므로 우리 일상생활에서는 경험할 수 없다.

① 중력 : 질량을 갖고 있는 두 물체 사이에 작용하는 힘으로 4가지 기본 힘 중 가장 약한 힘이다.

② 전자기력 : 전하를 갖고 있는 물체 사이에서 작용하는 힘으로 두 번째로 강한 힘이다. 전기력과 자기력을 묶어 전자기력이라 한다.

③ 약한 핵력(약력) : 원자핵의 붕괴에서 나타나는 짧은 거리에서 작용하는 힘으로 세 번째로 강한 힘이다.

④ 강한 핵력(강력) : 원자핵을 이루는 양성자나 중성자와 같은 핵자 사이에 작용하는 힘으로 4가지 기본 힘 중에서 가장 강한 힘이다. 이 힘도 핵의 크기 정도의 매우 짧은 거리에서만 작용한다.

한편 물리학에서는 이 4가지 힘을 통합하려는 시도를 해왔는데, 그 첫번째 시도는 1867년 전기력과 자기력을 통일한 맥스웰에서 비롯된다. 그로부터 오랜 세월이 흐른 후 1967년 와인버그와 살람은 전자기력과 약력을 통일했다.

입자 물리학의 가장 기본적인 모델인 '표준모형이론'은 전자기력과 약력을 하나의 이론으로 묶는데는 성공했으나, 강력을 제대로 결합하지 못했으며, 중력에 대해서는 전혀 언급이 없다.

이후 표준이론에서 더 나아가 전자기력-약력-강력을 통일시키려는 이론을 '대통일장이론'이라 하며, 여기에 중력을 더한 것이 '초끈이론'이다.
아인슈타인의 상대성이론 탄생 100주년을 맞아 다채로운 행사가 펼쳐지고 있고 딱딱한 과학이 일반인들 곁으로 가까이 다가가고 있다. 아인슈타인 이후 물리학계에서 가장 주목받고 있고 상식처럼 되어버린 이론이 있다. 모든 물리적 현상들을 하나의 원리로 설명할 수 있다는 통일장이론, 그것이 끈이론이다.

끈 이론에서는 우주를 구성하고 있는 최소 단위를 점같이 생긴 입자가 아니라 끊임없이 진동하는, 매우 가느다란 끈으로 보고 있다.

우주는 어떻게 생겼나=빅뱅이론에서 초기 우주는 크기가 ‘영(0)’이고 에너지가 무한한 특별한 상태였다. 지난 70년 동안 물리학자들은 우리 우주가 약 1백30억년 전에 거대한 대폭발로 탄생했다고 설명했다. 초끈이론은 이러한 방법으로 우주가 탄생했다는 관점을 정면 부정한다. 초끈이론에 따르면 빅뱅 이전에도 우주는 무한히 오랜 시간동안 존재해왔다. 대폭발로 우주가 탄생한 것이 아니라 그전부터 항상 존재하던 우주가 갑자기 성장한 것이라고 보고 있다.

우주의 시작에 대한 해석이 다른 만큼 소멸에 대해서도 입장이 다르다. 우주가 영원히 팽창할 것인지, 그대로 있을지, 혹시 찌그러질 것인지는 아직 풀리지 않은 수수께끼다. 그러나 우주가 찌그러진다면 빅뱅이론에서는 우리 우주는 완전히 소멸되어 버린다. 초끈이론에서는 우주가 찌그러지더라도 없어지는 것이 아니라 아주 작은 우주로 남아있게 된다.

이수종 교수는 “초끈이론에서 우주는 성장과 수축을 반복하는 영원무궁한 존재이므로 빅뱅이론의 우주관과는 철학적으로 다르다”고 설명했다

과학자들은 초끈이론으로 우주의 궁극을 탐구하려고 하고 있고, 피타고라스는 그 궁극의 법칙을 수에서 찾았습니다. 피타고라스는 '수와 자연과의 관계'에 지대한 관심을 보인 수학자였습니다. 오죽하면, 만물은 수數 라는 대담한 주장을 하기까지 했답니다. 피타고라스는 '자연 현상을 지배하는 모종의 법칙이 분명히 존재하며, 이 법칙들은 수학 방정식으로 표현될 수 있다.'고 생각했습니다.

동양의 음양오행 철학과 상수철학의 세계에 빠져 보십시오. 과학자들과 피타고라스가 찾으려했던 궁극의 비밀을 발견 하실 수 있습니다.

초끈이론에서 말하는 10차원과 11차원의 통일세계가 무엇인지, 피타고라스가 외쳤던 자연현상을 지배하는 법칙을 찾아보세요. 그 법칙은 멀리 있지 않습니다.  깊은 산중에 갈 필요도 없고 우리의 주변에서 찾으실 수 있습니다. 

[출처] 모든 것은 미리 결정된 것인가 = 스티븐 호킹 = |작성자 날개키움

[아이리스]

어려운 숙제 입니다. 어찌보면 결정된것 같기도 하구,,,