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더 나은 앎으로 푸른 미래를 가꾸는 사람들의 공부모임

새 자연철학 세미나

[자료] 양자와 마음: 양자역학과 의식의 연결

자료
양자역학
작성자
자연사랑
작성일
2025-05-27 09:24
조회
115

온라인 세미나에서 양자역학이 사람의 마음(의식 또는 의지)과 연관될 수 있는가 하는 문제가 잠시 등장했습니다. 실상 '마음'에 대한 이론이나 논의나 사유는 인류 역사에서 가장 거대한 것일 터이고, 의식(consciousness)에 대한 논의만으로도 도서관 한 층을 가득 채울 수 있을 만큼의 연구가 있을 것입니다.

여기에서는 몇 년 전에 나온 논문집을 하나 소개드리려 합니다.

  • J. Acacio de Barros, Carlos Montemayor (eds.) (2019) Quanta and Mind: Essays on the Connection between Quantum Mechanics and Consciousness. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-21908-6
이 논문집은 2018년 4월에 미국 샌프란시스코에서 열린 "양자와 마음에 관한 국제 학술대회"에 발표된 논문들을 모아 놓은 것입니다. 물리학, 신경과학, 철학 분야의 전문가들이 여러 지역에서 모여 양자역학과 심리철학을 연결하는 주제에 대해 논문을 발표했습니다.

보통의 물리학자의 관점에서 보면, “양자와 마음”이란 제목으로 엮어 놓은 논문집은 일단 부적절한 접근인 듯이 보입니다. 양자역학은 애초에 마음이나 의식이나 의지를 다루는 이론이 아니기 때문입니다. 그러나 이 논문집의 서언을 쓴 사람이 바로 로저 펜로즈입니다. 옥스퍼드 대학 수학과의 명예교수이자 2020년에는 노벨물리학상까지 받아 버렸으니, 이젠 이 논문집의 권위가 좀 생긴다고 볼 수도 있겠습니다.
뉴턴과 라플라스의 전통에서 세상의 모든 것은 결국 물리학으로 서술되는 어떤 종류의 존재자(쿼크든, 입자든, 원자든, 알갱이든, 파동이든)로 이루어져 있으며, 그런 맥락에서 ‘마음’이란 것도 그 물리학으로 서술될 수 있다고 믿는 사람들이 많습니다. 정말 그렇게 믿는지는 의심스럽지만, 여하간 그렇다고들 합니다. 특히 물리학자들은 거의 대부분이 그런 근거 없는 믿음을 별로 거리낌 없이 말하곤 합니다. 하지만 소위 고전물리학에서 그런 말이 통하기는 어렵습니다. 물리학의 세계에 ‘자유의지’가 존재하는가 하는 아주 오래되고 낡은 문제에 대해 적어도 고전물리학의 맥락에서는 의문이 생기기 마련입니다.
로저 펜로즈가 주목하는 것은 양자역학 내지 양자물리학이라면 그런 여지가 생기지 않겠는가 하는 것입니다. 물리학자라기보다는 수학자라 할 수 있을 펜로즈가 <임금님의 새 마음 Emperor's New Mind>이나 <마음의 그림자 Shadow of Mind> 같은 책을 써서 “마음의 과학”을 만들어보겠다고 나선 것이 벌써 1990년대의 일입니다. 심리철학 즉 마음의 철학을 하는 사람들이 수반이니 창발이니 환원이니 감각질(퀄리아)이니 하는 개념으로 의식의 철학적 논의를 방대하게 해 왔고, 인지과학(cognitive science)이라는 통합적이고 융합적인 분야가 차근차근 제 자리를 찾아가고 있습니다.

양자역학에 대한 철학적 논의에서 마음의 철학(심리철학)을 연결시키는 것은 꽤 위험하거나 불안한 접근이었습니다. 하지만 여러 연구들이 쌓이면서 2019년에는 이와 관련된 전문가들의 논문을 모아 책으로 낼 수 있었습니다. 대략 양자역학의 철학을 탐구해 오고 있는 물리철학자들과 마음의 철학을 탐구해 오고 있는 심리철학자들이 대화를 모색하고 있다고 말할 수 있습니다.

이 논문집의 목차는 다음과 같습니다.

1부 양자가 말해주는 마음

1 양자 세계에서의 자유 의지? (발리아 알로리)
2 마음과 물질 (마커스 애플비)
3 물리와 형이상학 사이: 양자역학에서 마음의 지위에 대한 논의 (라오니 본라트 아로요, 요나스 R. 베커 아렌하트)
4 고전과 양자를 잇는 다리 (레오나르도 P. G. 드 아시스)
5 양자와 마음은 어디에서 만나는가? (J. 아카시오 데 바로스, 카를로스 몬테마요르)
6 퀀텀 슈문툼? (파베우 쿠르진스키, 다고미르 카슬리코프스키)
7 비환상적 자유의지의 양자 모형 (캐서린 블랙먼드 라스키)
8 봄 역학적 심리 철학? (피터 J. 루이스)
9 마음과 물질. 서로 얽힌 두 개의 평행 시간선, 기억에서 과거를 재구성하는 시간선과 예측에서 미래를 추론하는 시간선 (주세페 비티엘로)

2부 마음이 말해주는 양자
10 맥락성 재조명: 신호는 커뮤니케이션과 다를 수 있다 (하랄드 아트만슈파허, 토마스 필크)
11 양자역학에 의식을 위한 자리가 있을까? (오타비오 부에노)
12 양자역학과 의식: 초보자의 몇 가지 견해 (에마누엘 하벤)
13 범심리주의와 양자역학: 설명적 도전 (카를로스 몬테마요르)
14 양자 이론과 사물의 인과적 질서에서 마음의 위치(파보 필케넨)
15 성찰과 중첩 (파울 스코코프스키)

3부 양자와 마음이 말해주는 세계관들

16 절대 현재, 선, 슈뢰딩거의 한 마음 (피터 D. 브루저, 브렌틴 J. 램)
17 의미론적 간극과 원초의미론 (벤지 헬리)
18 양자 우주에서 관찰자와 정보에 대한 접근 (메나스 C. 카파토스, 아쇼크 나라심한)
19 통합적 의사결정: 합리성과 인지 편향에 관한 진화론적 이론들에 대한 검토 (카타리나 모레이라)
20 “시간이 어긋난다” 양자 이론의 의식, 시간성, 확률 (아르카디 플로트니츠키)

이 논문집은 세 부분으로 나뉘어 있는데, 제1부는 양자역학 나아가 더 넓게 양자이론으로부터 마음의 문제에 대해 새로운 통찰을 얻을 수 있는가를 보여주는 아홉 편의 논문이 있습니다. 양자의 세계에서 자유의지가 가능할 것인가? 고전물리학과 양자물리학의 연결고리에서 어떻게 마음에 대한 관점을 얻을 수 있을까? 물리학과 형이상학 사이에 있는 마음의 문제를 양자역학에서 어떤 식으로 다루어 왔는가? 등의 문제를 다룹니다.

제2부는 마음에 대한 논의로부터 양자이론을 이해할 수 있을까 하는 주제에 속하는 여섯 편의 논문을 담고 있습니다. 양자역학에서 의식에 대한 자리가 있는지, 범정신론으로부터 양자역학을 이해할 수 있을지, 내적 성찰과 겹칩(중첩)의 관계 같은 것을 다룹니다.

제3부는 양자와 마음을 아울러 세계관 나아가 존재론으로 이어지는 논의에 속하는 다섯 편의 논문을 담고 있습니다. 특히 관찰자를 정보의 맥락에서 분석하고 재해석한다든지, 의식과 시간과 확률을 연결시킨다든지, 선불교와 양자역학을 연결하려는 시도 등이 논의됩니다.

이런 접근도 있고 나름대로 분야를 키워나가고 있다는 점을 상기시키고자 간단한 정보를 적어보았습니다.

(이 글은 2023년에 쓴 글 "양자와 마음: 양자역학과 의식 사이의 연결에 관한 논문들"에 몇 문장을 덧붙이고 영문을 번역한 것입니다.)

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우와! 자세한 자료, 설명들 감사드립니다! 열심히 읽어보겠습니다.
2025.06.09
1. 변별체의 존재 양상에 대해서는 앞으로도 공부할 거리가 많은 것 같습니다. 어쩌면 제가 바로 위의 답글에 쓴 물의 온도를 재는 상황이 도움이 될 수도 있겠습니다. 저는 장회익 선생님의 '변별체' 개념이 물리학에서 말하는 측정장치 개념에서 군더더기를 걷어내고 가장 핵심적인 부분을 요약하여 추상화한 것이라고 생각합니다. 직관적으로는 모종의 측정장치를 염두에 두면 이해가 더 쉬웠던 것 같습니다. 입자물리학에서는 매우 다양한 측정장치 또는 검출장치를 사용합니다. 장회익 선생님께서 세미나에서 인용하신 안개상자(cloud chamber)나 거품상자(bubble chamber)가 전형적인 예입니다. 겹실틈 실험에서 사용하는 사진건판도 변별체입니다. https://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_chamber https://en.wikipedia.org/wiki/Bubble_chamber 하지만 변별체가 측정장치/검출장치와 동의어는 아닙니다. 변별체는 물리적 작용을 통해 뭔가 흔적을 남길 수 있어야 하지만, 또 동시에 그것을 읽어내서 인식주체의 경험표상영역에 기록되어야 합니다. 그래서 변별체는 대상과 인식주체 사이에 놓인 가교 내지 창문의 역할을 합니다. (제가 장회익 선생님의 제안을 온전히 이해하고 있는 것은 아닙니다.) 아래 사진은 거품상자에서 기본입자가 만들어내는 궤적을 사진으로 찍은 것입니다. [사진 출처: pinterest]
2025.06.03
2.의 질문이 흥미롭습니다. '이해'라는 문제를 직접 건드리고 있기 때문입니다. 제가 이해하기로는, 대상과 변별체의 만남(조우)은 원래 인식의 문제가 아닙니다. 내가 그것을 알아채거나 기록하거나 기억하거나 그로부터 지식을 얻는 것과 전혀 무관하게 대상과 변별체가 만날 수 있기 때문입니다. 상상하기에 이 세계 속의 수많은 물질적 존재자들은 서로 만나고 헤어지고 부딪치고 멀어져갈 것입니다. 아주 먼 우주에서 행성과 혜성이 충돌하는 것을 상상해 볼 수 있습니다. 여하간 그런 상호작용을 통해 흔적이 남습니다. 그런데 그 물질적 존재자에 생긴 흔적을 인식 주체인 '나' 또는 서술세계가 받아들이면 이제 그 흔적이 경험표상영역에 새겨집니다. 인식주체가 없었더라면 그냥 물질적 충돌에 불과했을 것이 이제 '사건'이 되어 버립니다. 미묘하지만, 변별체와 경험표상영역은 동전의 양면과도 같습니다. 변별체에 남은 흔적과 경험표상영역에 새겨진 정보는 [양자역학을 어떻게 이해할까?] 50쪽의 그림 1-1에서 물질세계와 서술세계를 구별하는 점선을 넘나듭니다. 두 개의 네모 사이의 위아래 양쪽방향 화살표의 양면성입니다. 물질적 측면에서 보면 대상과 변별체가 만나서 흔적을 만들 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 이에 따라 '사건'과 '빈-사건'이 일어납니다. 특정 변별체에 흔적이 남지 않는 것도 흔적이 남는 것 못지 않은 정보입니다. 그러나 이것만으로는 '이해'라는 말이 직접 연결되지 않을 것입니다. 제가 세미나에서 인용한 폰노이만의 온도 측정의 예를 생각해 볼 수 있습니다. (1) 비커에 담긴 물의 온도를 재려면 온도계를 넣어 수은/알콜의 높이를 보아야 합니다. 이 때 비커의 물이 대상이고 온도계는 변별체가 됩니다. (2) 온도계 높이를 알기 위해서는 전등의 빛이 수은/알콜의 경계면에 닿았다가 눈의 망막으로 와야 합니다. 이 때 온도계의 높이는 대상이 되고 빛(빛알)이 변별체가 됩니다. (3) 빛이 망막에 입사되면 망막에 있는 시신경에 나트륨 원소가 모이거나 흩어져서 전류가 만들어집니다. 이 때 빛이 대상이라면 시신경의 전위차는 변별체가 됩니다. (4) 시신경의 전위차는 뇌의 피질에서 뉴런을 발화할 수 있습니다. 그 어느 대목에서 비커에 담긴 물의 온도를 읽어냅니다. (5) 그 다음 단계가 어렵습니다. 온도계의 높이든, 망막에 생기는 흔적이든, 시신경의 전위차든, 뉴런의 발화든 여하간 어느 단계에서 흔적의 기록이 정보로 바뀌어야 합니다. 그렇게 되는 과정은 [양자역학을 어떻게 이해할까?] 32-33쪽에 서술된 것처럼 역학 모드와 서술 모드를 구별합니다. 하지만 서술 모드만으로는 '이해'를 말하기 어렵습니다. 여하간 세 번째 모드로서 '의식 모드'가 작동을 해야 비로소 '이해'가 이루어진다고 할 수 있을 것입니다. '이해'라는 문제는 매우 어렵고 중요한 것 같습니다. 하인츠 폰푀르스터의 <이해를 이해하기> 같은 저작이 도움이 될 수 있겠습니다. Heinz Foerster (2003) Understanding Understanding: Essays on Cybernetics and Cognition. Springer. https://doi.org/10.1007/b97451
2025.06.03
3. 3차원 vs. 2+1차원에 대해서는 아래 그림으로 설명하는 게 좋을 것 같습니다. 코페르니쿠스 이전, 고대그리스-이슬람-중세유럽으로 이어지는 자연철학의 전통에서 세상의 중심은 지구였습니다. 지구 주위에는 일곱 행성(七曜) 즉 달, 수성, 금성, 태양, 화성, 목성, 토성의 천구가 있고, 그 바깥에는 항성 천구가 있습니다. 지구는 네 개의 권역(구 껍질)로 이루어져 있습니다. 달의 천구 바로 아래에는 불의 권역이 있고, 그 아래로 차례로 숨/바람의 권역, 물의 권역, 흙의 권역이 있습니다. 뒤의 세 권역은 현대의 기권(氣圈, Atmosphere), 수권(水圈 Hydrosphere), 지권(地圈,Geosphere)에 대략 연결됩니다. 불의 권역은 현대의 열권(熱圈, Thermosphere)이나 전리층과 비슷합니다. 여하간, 세상(우주)의 중심은 지구의 중심이며, 이 중심을 향하는 방향이나 이 중심으로부터 벗어나는 방향이 곧 수직 방향입니다. 이와 달리 지표면의 동서남북은 어느 쪽으로도 대등합니다. 이것이 바로 (2+1)차원의 세계입니다. 세계(우주)의 중심이 지구가 아니라는 생각이 생겨나면서 수직 방향도 동서남북과 대등하지 않을까 하는 관념이 펼쳐졌습니다. 그런 생각을 펼친 사람 중 하나가 바로 르네 데카르트입니다. 데카르트는 공간의 한 점을 나타내기 위해서는 세 개의 숫자 $(x, y, z)$가 필요하다고 보았습니다. 이는 비단 눈 앞에 펼쳐지는 육면체 모양의 방 안에서의 위치만이 아니라 온 우주 전체에서의 위치에도 해당합니다. 그러면 수직 방향이나 동서 방향이나 남북 방향이 모두 대등합니다. 데카르트에게 우주는 (2+1)차원이 아니라 3차원이었습니다. [그림출처: Peter Apian (1529) Cosmographiae introductio]
2025.06.03
중요한 지적이 있었던 것 같은데 기억이 잘 나지 않습니다. 또 몇 가지 글에 대한 링크도 있었구요. 따로 답글도 있었는데 사라졌더라구요. 저의 부족한 글도 여하간 토론과 대화를 위해 필요하다고 믿기 때문에 부끄러움을 무릅쓰고 올리고 있습니다. 어떤 내용이었는지 기억을 더듬어 몇 자 적어주시면 어떨까요?
2025.05.25
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