우리는 시뮬레이션 우주에
살고 있는가?

"우리는 시뮬레이션 우주에 살고 있는가?"

2009년 세계 과학 축제(World Science Festival)에서 옥스퍼드 대학교의 닉 보스트롬(Nick Bostrom)과 급팽창 이론으로 유명한 앨런 구스(Alan Guth)는 패널로 참석해 우리가 시뮬레이션 우주에 살고 있는지를 진지하게 토론했습니다. 노벨상 수상 천체물리학자 조지 스무트(George Smoot)는 TED 강연에서 시뮬레이션 가능성을 논했고, 학술 논문들까지 발표되었습니다.

일반인이 이런 말을 하면 정신 상태를 의심받을 것입니다. 하지만 이 주장을 하는 사람들은 세계 최고의 대학에서 학생들을 가르치는 지성인들입니다. 왜 이들이 이런 결론에 이르게 되었을까요? 거기에는 그들만의 분명한 이유가 있습니다.

수학이라는 비밀

2013년 전 세계 과학계가 흥분으로 들썩였습니다. 오랫동안 이론으로만 존재했던 "신의 입자" 힉스 보손(Higgs Boson)이 드디어 실험으로 확인된 것입니다. 물질에 질량을 부여하는 이 입자의 존재를 처음 예측한 것은 영국의 이론물리학자 피터 힉스(Peter Higgs)였습니다. 그것도 실험으로 확인되기 50년 전에, 오직 수학 방정식만으로요.

이런 일은 한두 번이 아닙니다. 수학자가 종이 위 방정식으로 무언가를 예측하면, 수십 년 뒤 물리학자가 그것이 실제로 존재한다는 것을 실험으로 증명하는 일이 반복됩니다. 방정식이 먼저고, 현실이 나중입니다.

이 세상은 수학으로 쓰여 있습니다. 왜일까요?

노벨상 수상자 폴 너스(Paul Nurse) 경은 세계 과학 축제 패널 토론에서 다른 참가자들에게 솔직하게 물었습니다. "도대체 왜, 어떻게 이 세상이 수학으로 설명될 수 있는 것입니까?" 그는 이를 "수학의 비이성적 효용성(unreasonable effectiveness of mathematics)"이라고 표현하며, 자신도 납득하기 어렵다고 인정했습니다.

이것은 최근에야 발견된 사실이 아닙니다. 지동설을 주장했던 갈릴레오 갈릴레이는 이미 400년 전에 이렇게 말했습니다.

단순한 시적 표현이 아닙니다. 세상이 수학적 구조로 정밀하게 짜여 있다는 것은 오늘날 물리학의 기본 전제이며, 수많은 다큐멘터리와 학술 논문이 이 사실을 인정하면서도 왜 그런지를 묻습니다.

이 질문에 대한 두 가지 답

왜 세상은 수학으로 설명되는 것일까요? 이 질문 앞에서 유신론자와 무신론자의 답은 극명하게 갈립니다.

그렇다면 무신론자들은 어떻게 설명할까요? 세계 과학 축제에서 인지과학자 마빈 민스키(Marvin Minsky)는 스스로도 이상한 대답이라며 이렇게 말했습니다.

민스키의 대답은 설명이 아니라 회피입니다. "우리가 존재하니 그냥 받아들여라"는 것은 왜라는 질문에 대한 답이 아닙니다. 미세 조정 우주 문제와 마찬가지로, 이 질문에 대한 합리적인 답은 결국 둘 중 하나입니다.

무신론자들의 창조주: 시뮬레이션 가설

그런데 무한한 다중우주로도 이 지독한 우연들을 설명하는 것이 점점 더 어려워지자, 과학계에 충격적인 새 가설이 등장했습니다.

바로 "우리는 실제 세상에 살고 있지 않다"는 것입니다. 영화 매트릭스처럼, 이 우주 자체가 컴퓨터 시뮬레이션이라는 주장입니다.

이들의 논리는 이렇습니다. "이렇게 크고 정교한 우주가 실제로 존재하는 것보다, 컴퓨터 안에서 시뮬레이션을 돌리는 것이 훨씬 더 쉽다. 그러므로 우리가 보고 만지고 느끼는 모든 것은 실재하지 않을 수도 있다." 역설적이게도 무신론자들이 스스로 창조주의 개념을 도입한 셈입니다.

물론 시뮬레이션 가설은 과학계의 주류가 아닙니다. 하지만 이 주제가 아이작 아시모프 기념 토론회, 세계 과학 축제, TED 강연 등 권위 있는 무대에서 반복적으로 다뤄진다는 것은 이 문제가 단순한 황당한 상상이 아님을 보여줍니다.

볼츠만 브레인: 뇌가 만들어 낸 세상?

이 우주 전체보다 뇌 하나가 허공에서 생겨날 확률이 무한히 더 높습니다.

시뮬레이션 가설만이 "이 세상은 가짜다"라고 주장하는 것이 아닙니다. 물리학 내부에서도 이와 충격적으로 유사한 역설이 등장합니다.

영원한 급팽창 모델이란?

앨런 구스의 급팽창 이론은 시간이 지나면서 영원한 급팽창(Eternal Inflation) 모델로 발전했습니다. 한번 시작된 급팽창이 멈춰야 할 이론적 근거가 없기 때문에, 우주는 영원히 팽창하며 무한한 거품 우주(bubble universes)들을 만들어냅니다.

무신론 과학자들은 이 다중우주 모델을 통해 미세 조정, 수학의 적용성, 심지어 생명 발생의 확률적 불가능성까지 모두 설명하려 합니다. "무한한 우주들이 있으면 그 중 하나쯤은 우연히 완벽한 조건을 갖출 수 있다"는 논리죠.

치명적인 문제

그런데 이 다중우주 모델에 심각한 문제가 발생합니다. 양자 요동(quantum fluctuation)이 지금과 같은 질서 정연한 우주 전체를 만들어낼 확률보다, 이 우주를 단순히 "상상할 수 있는" 뇌 하나를 만들어낼 확률이 무한히 더 높다는 것입니다. 우주 전체를 만드는 것보다 뇌 하나를 만드는 것이 훨씬 쉬운 일이기 때문입니다.

이것이 볼츠만 브레인 역설(Boltzmann Brain Paradox)입니다. 지금 여러분의 눈 앞에 있는 화면, 어릴 때의 기억, 사랑하는 사람들의 얼굴—이 모든 것이 허공에 떠 있는 뇌 하나가 만들어 낸 환상이라는 것입니다.

"다중우주에 있는 일반적인 관측자는 볼츠만 브레인이다. 관측자가 볼츠만 브레인일 확률은 우리 같은 일반 인간일 확률보다 무한히 높다."

— 볼츠만 브레인 관련 학술 논문 [12]

"당신이 아는 모든 것에서 가장 확률이 높은 요동은, 당신의 뇌가 혼돈 속에서 잠깐 나타났다가 다시 사라지는 것이다. 우리는 이를 볼츠만 브레인 역설이라고 부른다."

— 볼츠만 브레인 관련 학술 논문 [13]

볼츠만 브레인 역설은 단순한 사고 실험이 아닙니다. 이것이 해결되지 않으면 빅뱅 이론을 비롯한 현대 우주론의 기초 자체가 흔들립니다. 많은 과학자들이 이를 이론적으로 해결하려 시도했지만, 어떤 해결책을 내놓아도 곧 새로운 문제가 드러납니다.

여러분은 이 세상이 허공에 떠 있는 뇌의 환상이라고 믿으실 수 있겠습니까?

이 모든 역설을 해결하는 단 하나의 답

지금까지 살펴본 문제들을 정리해 봅시다.

• 왜 세상은 수학으로 설명되는가? — 무신론은 답하지 못합니다
• 시뮬레이션 우주 가설 — 실재 자체를 의심합니다
• 볼츠만 브레인 역설 — 우리가 뇌의 환상일 수 있습니다
• 우주의 미세 조정 — 우연으로 설명이 불가능합니다
• 생명의 기원과 다윈주의 진화론 — 확률적으로 불가능에 가깝습니다

이 모든 문제를 단 한 번에 해결하는 방법이 있습니다. 창조주가 있다고 인정하면 됩니다.

이 세상이 우연이 아니라 지적 설계를 통해 창조된 것이라면, 위의 역설들은 모두 사라집니다. 수학이 세상의 언어인 것은 창조주가 수학으로 세상을 설계했기 때문입니다. 세상이 정교하게 미세 조정된 것은 창조주가 의도적으로 그렇게 만들었기 때문입니다. 역으로 말하면, 이 모든 역설들은 창조주의 존재에 대한 강력한 증거가 됩니다.

인류는 이성에 눈을 뜬 이후로 하나님을 부정하려 했습니다. 그 결과 과학에서 하나님의 초자연적 창조가 배제되었고, "하나님이 없다"는 단 하나의 가정이 과학을 이 지경까지 몰아왔습니다.

이 역설들에서 빠져나오는 길은 하나뿐입니다. 이 세상을 만드신 하나님을 인정하고, 나의 무지함과 그분의 전지하심을 인정하는 것입니다. 즉 하나님을 경외하는 것입니다.

인류의 가장 뛰어난 두뇌들이 현실의 존재 자체를 의심하는 역설에 빠진 것은, 지식의 출발점을 잘못 잡았기 때문입니다. 진정한 지식은 하나님을 경외하는 것에서 시작됩니다. 그것이 이 모든 역설들을 무너뜨리는 유일한 열쇠입니다.