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[자연학 세미나] <과학의 새로운 언어, 정보> 7주차 후기

게시물 정보

작성자 푸른달 작성일18-04-17 20:41 조회46회 댓글1건

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‘과학의 새로운 언어 정보’ 책을 마무리하며 배운 점들을 간단히 정리하겠습니다.



먼저 정보란 무엇으로 이해할 수 있을까요?

정보 in-form 은 형상(form)을 부여하는 행위입니다. (행동이 들어간다는 점이 놀랍지요.)

그러면 형상은 어떻게 형성되는 것인가하면 관계성에 의해 만들어집니다. 패턴이나 형식과도 같은 뜻입니다. ( 아주 쉽게 좌표에 놓인 점들을 연결하여 삼각형을 만든다고 생각해 보세요. 또는 나아가 음의 관계성에 의해 멜로디나 화음이 만들어져 하나의 음악이 되는 것도 보이지 않는 형상의 예라고 볼 수 있어요. )

그렇다면 정보는 관계성을 부여하는 행위이고 정보력은 관계성을 부여하는 힘입니다. 정보력이 높다는 것은 그만큼 많은 관계를 가진다는 뜻이겠지요. 이에 정보량은 부분들이 맺는 관계의 정도라고 볼 수 있습니다.


정보량이 가장 크다는 것은 그러면 어떤 뜻일까요?

관계 맺는 정도가 매우 크다 = 어떤 형상이든 만들어질 수 있다

이것이 극대화가 되면 즉 최대정보량이 되면 그 안에 무수히 많은 형상/패턴들이 있기에 어떤 일정한 형식으로 묶어서 볼 수 없을 것입니다. 우리 눈에는 규칙이 없는 무작위한 상태, 랜덤한 모습들로 보이겠지요. 무엇으로도 볼 수 없는 이 상태가 무엇이든 될 수 있는 잠재테이며 이것이 곧 엔트로피(무질서도)가 최고이며 최대 정보량을 가진 것으로 이해할 수 있습니다.


그러면 이 정보이론이 과학에서 왜 중요할까요? 양자역학이 실마리를 주었습니다.

양자 역학의 이중슬릿 실험은 보고도 믿지 못할 실험 결과를 우리에게 보여주었지요. 하나의 구멍으로 입자를 넣으면 입자가 나오고 파동을 넣으면 파동이 나오지요. 이때 사용한 입자는 광자입니다. (전 요즘들어 모든 광자는 매력적이다라는 결론에 이르게 되었는데요.. 狂者든 光子든 …) 이 광자를 두 개의 구멍에 넣었더니 나오는 것이 입자일 때도 있고 파동일 때도 있었답니다. 특히 계수기를 달아 엿보지 않으면 파동처럼, 엿보면(관찰자가 있으면) 입자처럼 보인다는 아주 요상하고도 신비한 실험 결과를 얻었다고 하는데요. (계수기로 관찰하면 광자가 나오면서 딸각 소리가 나는데 이것이 입자의 증거이고, 광자가 간섭 현상을 보이면서 나오면 이것은 파동의 증거입니다.) 여기서 빛은 양자역학적인 입자-파동의 이중성을 갖는다고 할 수 있습니다. 과학계가 이것을 어떻게 받아들여야할지 … 매우 난감한 문제였을 것 같습니다. (입자이면서 파동이고, 빛이면서 그림자이고, 빨간색이면서 파란색이고, 사람이면서 사람이 아니고, 0이면서 1이고, 나이면서 내가 아니고… 이게 말이 돼? ㅎㅎ 양자 말놀이는 무한히 가능합니다.)


이를 정보이론의 측면에서 바라보면 흥미로운 해석이 가능합니다. 앞선 실험에서 두 개의 구멍이 뚫린 부분을 입구, 결과를 출구로 본다면 빛이 구멍으로 들어가서 나오기 전까지를 우리가 이해한 정보량이 가장 높은 잠재테의 상태로 바라보는 것입니다. 따라서 결과가 나오기 전까지 구멍 안으로 들어간 광자는 입자이고, 파동입니다. 슈뢰딩거의 고양이 실험 역시 이를 잘 보여주는데요. (물론 슈뢰딩거는 양자역학을 믿지 않는 입장에서 이를 반박하기 위해 이 사고실험을 했다고 하지만 역설적으로 이 실험이 양자역학의 관찰자 문제를 가장 잘 설명합니다;;) 상자 안에 방사성 핵을 넣고 고양이를 넣습니다.(줄자샘의 분노가 느껴집니다.) 상자 뚜껑을 닫고 기다립니다. 우리는 상자를 열어보지 않는 한 안에 무슨 일이 일어나는지 모릅니다. 1시간 후에 지금 고양이가 죽었을까 살았을까? 질문에 우리는 어떻게 답을 할 수 있을까요. 양자역학의 입장에서는 이를 고양이가 ‘살아 있고, 동시에 죽었다’즉, 우리가 들여다보지 않는 한 상자 안에 핵은 붕괴하고 붕괴하지 않은 상태가 함께 있는 ‘중첩’ 이라는 양자역학적 상황에 있습니다. 그러다가 관찰자인 우리가 상자를 여는 순간 고양이는 어떤 하나의 상태로 확정됩니다.


다시 말해 잠재테가 관찰자에 의해 확정된다는 것은 관찰자의 존재와 그 관찰자의 행위가 과학 실험 결과를 결정짓는 것을 뜻합니다. 고양이 실험에서 궁극적으로 우리가 안 것이 과연 고양이의 상태일까요 아니면 고양이를 바라보는 우리의 존재일까요?


물리학자이자 철학자였던 파울리는 ‘자연의 책을 읽으려는 과학자의 노력이 자연 그 자체 안에서 과학자 자신의 모습을 보게 할 것이다.’(308)는 말을 했는데요. 이는 물리학이 자연에 대해 그 자체를 말하는 것이 아니라 우리가 자연에 대해 말할 수 있는 것이 무엇인지를 알게 한다고 한 보어의 주장과도 통합니다. 저자는 현대 물리학이 하는 일을 이렇게 말합니다.

“물리학의 목표는 수학적인 공식과 복잡한 방정식을 통해서 물질적인 세계의 지도를 그리고 그 방정식을 푸는 것이다. 인간의 개입을 배제한다면, 그 과정의 개요는 물질적인 세계를 컴퓨터 프로그램에 의해서 이른바 시뮬레이션으로 혹은 모형으로 옮기는 것이다.”(279)


즉 과학은 더이상 자연의 참된 법칙을 밝히는데에 있지 않습니다. 과학은 고양이가 들어 있는 상자에서 무슨 일이 일어나고 있는지 혹은 이중슬릿 상자 안에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알 수 없으나 중요한 건 그것으로 드러난 자연의 형상이 어떠하며 이것을 어떻게 우리가 이해 가능한 형상으로 바꿀 수 있을지를 고민합니다. 자연의 형상을 우리의 형상으로 연산할 때 중요한 것은 자연의 정의나 자연의 진리가 아니라 자연이 맺고 있는 관계성들을 보는 것입니다. 자연의 그 관계맺음을 이해함으로서 우리는 자연에 대한 우리의 모형 작업을 할 수 있을 것입니다. 정보는 관계성을 부여하는 것이고 과학은 이 관계성으로 자연을 시뮬레이션 합니다.


과학의 새로운 언어가 정보임이 이해되는 순간입니다.



* 경이롭고 경이로운 자연학 세미나 다음 시간에는 '구글 신은 모든 것을 알고 있다'를 읽습니다.

다음 시간까지 (내일...) 1장까지 읽어 오세요~

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댓글목록

그녕님의 댓글

그녕 작성일

세미나 시간에 한 토론보다 업그레이드 된 정리글 감사~ 특히 정보와 관계성의 문제를 정리한 부분, 캄사~