현실은 시뮬레이션인가? 시뮬레이션일 가능성이 높은 이유

우리가 살고 있는 현실은 정말 현실일까요? 시뮬레이션일까요? 시뮬레이션이라면 누군가 만들어낸 프로그램에서 우리가 살고, 먹고, 돈을 벌기 위해 노력하고, 사랑하고, 죽는 것들이 이루어지는 것이겠지요? 마치 문명이라는 게임에서 내가 만들어낸 세상에서 사람들이 살고 먹고 싸우고 문명을 발전시키는 것과 같이 우리도 그런 시뮬레이션에 있는 것일까요?

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인공지능의 발전, 시뮬레이션의 발전

만약 우리가 사용하는 컴퓨터가 점점 발전한다면, 인공지능이 발전한다면 정말 실제와 같은 세상을 만들 수 있지 않을까요? 블레이드러너 영화에서 리플리컨트와 같은 로봇이 스스로 로봇인지 여부를 모르는 상황, 실제 사람도 나중에 로봇임을 알고 놀라워하는 상황이라면, 지금의 나는 로봇인지 사람인지 어떻게 알 수 있을까요?

블랙미러의 돌아올게에서처럼 정말 죽은 남편을 새로 만들 수 있는 세상이 된다면 그리고 기술의 발전으로 정말 사람과 똑같은 사람을 만들어 낸다면 지금과 무슨 차이가 있을까요? 그리고 결국 우리의 세상이 이미 그런 세상이 아니라는 것은 어떻게 구별할 것일까요?

 

최근 나오는 가상현실, 증강현실과 같은 것은 거의 실제처럼 구현되고 있습니다. 이렇게 발전하다가 현실과 가상이 완전하게 구분하게 될 수 없다면 과연 현실은 무엇으로 현실이라고 할 수 있을까요? 

 

게임 시뮬레이션이 현실일 수도 있겠다는 생각

게임 프로그램은 게임을 플레이하는 유저가 현재 보고 있지 않은 곳은 그림을 그리지 않습니다. 렌더링이라는 그래픽 작업 즉 연산을 하지 않습니다. 베틀그라운드에서도 유저가 보고 있지 않은 화면을 그릴 필요가 없는 것이지요. 다른 플레이어들도 마찬가지입니다. 어디선가 전투는 일어나고 스탯의 변화는 일어나지만 결과적으로 데이터로만 저장이 되고 필요할 때 꺼내어 쓰는 것일 뿐입니다. 

 

스타크래프트도 지도상의 어두운 영역은 렌더링하지 않습니다. 오버로드로 정찰을 갈경우에 오버로드를 중심으로 반경 몇 미터를 렌더링으로 보여주는 것이지요. 

 

이 세상도 누군가 만들었다면 이렇게 효율적으로 만들지 않았을까요? 개인의 시각으로 보는 범위 내에서만 뇌에서 연산처리해서 인식하고 내 뒤의 모습이 존재하지 않지만 존재하는 것으로 믿을 수 있도록 우리의 뇌가 인지만 하고 있으면 되지 않을까요? 우리가 보는 모든 정보는 뇌에서 처리하는 순간 정보가 됩니다. 그래서 세상은 정보로 이루어져 있다고 말할 수 있습니다. 

 

그리고 많은 게임의 중력값은 9.8m/s2으로 세팅되어 있습니다. 무엇과 비슷한 느낌이 들지요? 바로 지구의 중력가속도 값입니다. 

프로그래머이자 게임개발자인 리즈완버크는 이렇게 얘기했습니다. 

 

컴퓨터 게임 자체가 
시뮬레이션 우주의 근거이다
-리즈완 버크-

 

빅뱅은 거대한 우주의 시작

게임을 하다가 컴퓨터의 오류로 다시 리셋하고 시작버튼 눌러본 경험이 있을 것입니다. 오류가 아니라 이상동작을 하기도 하고, 메모리의 한계나 그래픽카드의 처리속도에 제한으로 인해 리셋해야 할 때도 생깁니다. 어떤 과학자는 우주가 시뮬레이션이라면 언젠가 컴퓨터처럼 처리속도나 메모리가 가득 차서 리셋을 해야 할 수도 있을 것이라고 이야기합니다. 

 

만일 우주가 시뮬레이션이 맞다면
인류의 과학이 충분히 발달한 미래에
인류가 이 시뮬레이션의 메모리 한계로 인한 오차를 발견할 수 있을 것
-브라이언 그린(과학자)-

 

그럼 이 세상이 게임과 같은 시뮬레이션이라면 버그가 있지는 않을까요? 메트릭스에서 나온 데자뷰가 바로 시뮬레이션 세상에서 나오는 버그와 같은 것이라는 주장도 있습니다. 그리고 실제 버그를 찾아다니는 사람들도 있다고 하네요. 

 

우주에 대해 이해하려는 시각

우주, 바로 이세상에 대해 알고자 하는 욕망은 과학자들을 자극했습니다. 세상은 무엇으로 이루어져 있나에 대해 리처드 파인만은 이렇게 얘기했습니다. 

 

세상의 모든 것은 원자로 이루어져 있다.
-리처드 파인만-

 

이 발견이 매우 중요한 사실은 바로 세상이 더 이상 나눌 수 없는 무언가로 이루어져 있다는 것입니다. 그래서 이 말에 대해 원자보다 작은 쿼크가 새로 발견되었다는 사실이 중요하지 않습니다. 혹은 쿼크보다 작은 무언가가 발견된다 하더라도 본질을 더 이상 나눌 수 없는 무엇인가가 있다는 사실입니다. 

영국의 과학자 보일은 "물질을 이루는 기본 성분은 원소(element)"라고 했습니다. 수소(H), 산소(O), 철(Fe), 알루미늄(Al) 같은 것들을 말합니다. 

원소(element)는 단위입자인 원자(atom)가 모여서 이루어집니다. atom은 더이상 쪼갤 수 없다는 의미를 가지고 있습니다. 
하지만 원자 atom은 원자핵과 전자로 이루어진 것이 발견되었고, 이후 원자핵의 양성자와 중성자안에 쿼크라는 더 작은 단위가 발견되었습니다. 

 

따라서 우주가 빅뱅이 일어나 탄생했을 때 나눌수 없는 가장 작은 단위 쿼크와 전자가 무수히 방출되었고, 짧은 시간에 양성자와 중성자가 생기고 양성자와 전자가 나타나고 수십만 년에 걸쳐 양성자와 전자 하나로 이루어진 수소가 나타나고 이후 양성자 두 개와 중성자 두 개 그리고 전자 2개로 이루어진 헬륨이 나타나면서 원소가 발생됩니다. 멘델레예프의 주기율표에 나타나는 원소들 - 수소, 헬륨, 리튬, 베륨 .. - 이 생겨나게 되었던 것이죠. 그리고 H2O와 같은 수소 2개와 산소원소가 만나서 물이 생기고, 대자연이 만들어지게 되는 것이죠. 

 

컴퓨터의 나눌 수 없는 단위 bit 비트

그런데 이렇게 나눌 수 없는 원자(쿼크)가 있는 것처럼 컴퓨터도 역시 나눌 수 없는 원자 Bit의 개념이 있습니다. 최소단위가 존재한하든 점에서 우주와 비슷한 면이 있지요? 게다가 우주에도 빛보다 빠른 것은 없다는 속도 제한이라는 것이 있다는 것이 컴퓨터 처리속도의 제한이 있는 것과 비슷하다고 주장하기도 합니다. CPU가 개선되면서 속도가 빨라지지만 여전히 프로그램이 성능이 좋아지면서 매년 다른 CPU로 업그레이드해야 하는 상황이 만들어지지만 언제나 속도 제한은 있는 것처럼 말입니다. 

 

그럼 정말 우주에서 가장 빠른 속도가 빛의 속도이고 이것을 넘어서는 속도인 초광속(FTL, Faster Than Light)이 없을까요? 빛의 속도보다 빠른 것이 있다는 것은 증명이 된 것 같습니다. 우주의 역사가 138억년인데 우주의 팽창 속도는 이미 관측가능한 크기가 465억 광년에 이릅니다. 

빛이 반사되어 우리 눈에 보여야 인식할 수 있으므로 빛보다 빠른 것은 우리 인간이 눈으로 볼 수 없다. 
그렇다고 해서 빛보다 빠른 것이 존재하지 않는 것이 아니다. 이미 우주의 팽창은 빛의 속도를 넘었다. 

 

그런데 이 bit의 발견은 수학자로부터 시작되었습니다. 

클로드 셰넌이라는 수학자는 binary digit를 줄여서 bit라는 용어로 처음 사용했고, 그 논문의 제목은 'A Mathematical Theory of Communication' 이었습니다. 정보전달의 수학적 이론을 최초로 정립했지요.  

클로드 섀넌은 이 논문에서 확률론을 이용한 효율적인 정보전달 방법에 대해 연구했습니다. 
비트 bit 라는 정보 엔트로피 단위를 정의했고
이는 0과 1로 표현되는 - 확률이 1/2일 때 발생하는 메시지의 정보 내용에 대해 이야기합니다. 
그리고 세계최초로 체스 프로그램을 만들고, 여기에 아서 사뮤엘이 머신러닝의 개념을 도입하여 이후 IBM의 딥블루가 탄생합니다. 
당시 체스 챔피언 카스파로프를 이기고 이는 구글의 알파고까지 이어집니다. 

인공지능이라는 분야가 역사에 등장하게 된건 1956년 맥카시, 마진 민스키, 로체스터 그리고 섀넌의 제안으로 시작됩니다. 

 

블랙홀 개념을 만든 물리학자 존 휠러는 이렇게 얘기합니다. 

 

It from bit
- 존 휠러-

 

모든 실재는 bit로부터 온다.  

우리가 사는 세상은 정보로 이루어진 세상으로 이루어진 것일까요?

 

우주의 역사 시뮬레이션

2014년 하버드 천체 물리학 센터에서 진행한 시뮬레이션은 138억 년 우주 역사를 3개월 동안 프로그램을 돌려서 진행했습니다. 준비만 5년이 걸렸고 CPU 8천 개를 사용하여 시뮬레이션했습니다. 해당 영상은 아래에서 볼 수 있습니다. 

조금 더 드라마틱한 타임랩스는 아래에서 볼 수 있습니다. 

우주가 뇌의 시냅스와 같은 형태와 비슷하다는 느낌이 듭니다.

오바마 정부 과학기술 자문위원이자 미국 국가 과학상 물리학 부문 수상자이며 매릴랜드 대학 교수인 실베스터 제임스 게이츠라는 이론물리학자가 있었습니다. 이 사람은 초대칭, 초끈이론, 수리물리학을 연구하는 사람입니다. 쉽게 말해 우주와 세상을 가장 수학적으로 보며 수학 공식으로 표현하려는 사람입니다. 이 사람이 초대칭에 대해 연구할 때 아딘크라 초대칭 대수에 기반한 초끈 이론 방정식에서 바로 클로드 섀넌이 만든 코드가 포함되었다는 사실을 발견했습니다. 쉽게 말해 우주를 표현하는 방정식에 클로드 섀넌이 만든 컴퓨터 코드가 포함되어 있다는 것입니다. 

이후로 이 세상이 컴퓨터 속 세상이라는 걸 확신하게 됩니다. 

여기에 대해서 닐 티그레스 타이슨의 답변은 이렇습니다. 

가령 당신이 망치라면 세상의 모든 문제는 못으로 보인다
닐 디그레스 타이슨 답변. 에이버햄 매슬로가 한 말 인용

 

인간이 우주와 같은 시뮬레이션을 만들 수 있을까?

그럼 인간이 이 우주와 같은 시뮬레이션을 만들수 있을까요? 쉽게 생각하면 아래와 같은 상황이 이루어질 것 같다는 과학계의 가설이 있습니다. 

1. 그 우주 시뮬레이션을 만들기 전에 멸종한다(과학기술이 발전하지 못해서 시뮬레이션까지 가지 못함)

2. 인공지능과 과학기술의 빠른 발전으로 만들긴 하지만 여러 가지 이유로 실제로 동작시키지 않음

3. 이미 우주와 같은 시뮬레이션에 거주 중(이미 만들고 작동 중)

3번이 가장 놀라운 가설입니다. 우리는 이미 누군가 만들어 놓은 세상에 살고 있는지도 모릅니다. 

 

메트릭스는 왜 대단한가?

양자역학의 독특한 사실을 아시나요? 대부분의 수식이 행렬로 구성되어 있다는 점입니다. 행렬은 연립방정식을 쉽게 풀 수 있는데 도움이 되는데요, 처음에는 군대의 보급품을 관리하기 위해 숫자만 적어둔 것이 행렬로 만들어졌다고 하는 설이 있습니다.

 

제임스 조지프 실베스터의 수학자의 논문에 등장했고, 아서 케일리가 행렬에 관한 여러가지 이론을 만들었습니다. 

특이한 것은 연속적인 성질이 아닌 불연속적으로 존재하는 형태의 모양을 띠고 있습니다. 

 

원자 역시 불연속적으로 존재합니다. 이는 곧 행렬로 표시하기 편하다는 점이지요. 

양자세계는 특정한 규칙 없이 군데 군데 존재합니다.

행렬은 영어로 메트릭스. 이 세상이 시뮬레이션이라고 설명하는 영화 메트릭스가 왜 메트릭스인가를 이야기해 줍니다.

디지털화된 세상은 곧 메트릭스입니다. 적어도 워쇼스키 형제는 양자역학을 이해하고 있지 않았을까요?

 

현실이란 무엇인가?

엘리스 증후군

영국의 정신과 박사가 존 토드 박사가 제안한 증상으로 물체가 실제보다 작아 보이거나 크게 보이는 등 형태적으로 왜곡되어 인식하는 것을 말합니다. 시각 청각 촉각을 포함해 사건 상황들까지 왜곡된다는 증후군입니다. 

 

리플리 증후군

자신의 현실을 부정하면서 실제로는 존재하지 않는 허구의 세계를 진실이라 믿고 상습적으로 거짓된 말과 행동을 상습적으로 반복하는 반사회적 인격장애를 말합니다. 

 

아판타시아 증후군

눈으로 보았던 이미지를 정신적으로 시각화하지 못하는 증상, 즉 상상을 할 수 없는 증상을 말합니다. 일반적으로 상상이 가능한 사람들은 전전두엽피질과 시각피질 사이에 연결이 강한 상태입니다. 인구의 약 3% 정도는 이미지를 시각화하는 능력이 낮거나 없다고 알려져 있습니다. 실제 성공한 사람들은 상상하는 능력이 뛰어납니다. 

 

결국 모든 것은 뇌에서 이루어지는 신호입니다. 메트릭스 영화에도 나왔듯이 이미 시뮬레이션이라고 알고 맛있는 스테이크를 먹는 사람이 시뮬레이션에서 살기로 결정하고 음식을 음미하며 이 맛은 모두 뇌에서 만든 정보라고 이야기하는 장면이 나옵니다. 

보는 것도 맛을 느끼는 것도 촉각을 느끼는 것도 결국 뇌가 신호를 해석한 결과로 존재합니다. 섀넌이 이야기한 바와 같이 모든 정보는 0과 1로 받아들여집니다.

 

현실이라는 것은 무엇일까요? 자율주행 자동차와 같지 않을까요? 여러 가지 센서로 관측된 신호를 통해 자동차 주변의 현을 지각하며 움직이는 자동차와 비슷한 것 같지 않나요? 우리도 시각정보와 촉각정보가 일치할 때 현실로 인식합니다. 거울의 나를 보면서 거울 속의 내가 현실이라고 생각하지 않습니다. 시각정보는 있으나 촉각정보가 없다면 현실이 아니라고 인식합니다. 하지만 이것이 현실이라는 것은 검증할 방법도 없습니다. 

 

시뮬레이션 우주라는 증거를 찾을 수 없다면 
신이 창조한 현실과 
누군가 실행한 시뮬레이션 우주와 차이가 없다. 

 

어쩌면 우리는 스스로 시뮬레이션이 아니라는 증거를 찾지 못할 수도 있습니다. 

우리가 얻어낸 모든 것은 이미 시뮬레이션될 수 있기 때문입니다. -데이비드 차머스