'나'의 정체는 무엇인가 - 의식과 양자역학

지금 생각하고 있는 '나'!

'나'의 정체는 무엇인가.

 

 

 

 

의식이란 무엇일까

자연계에서 가장 신비한 영역 중 하나이다. 이 것이 무엇인지 정의하는 것은 거의 불가능에 가깝다.

그리고 심지어 '나의 의식을 제외한 다른 모든 존재의 의식이 있다'라고 확신할 수도 없다.

의식은 모든 정신활동의 기초가 되는 것이며 전 우주를 통틀어서 타인은 경험할 수 없지만 체험자 자신은 직접적으로 파악하고 느낄 수 있는 것이기도 하다. 타인은 경험할 수 없지만 오직 스스로만 경험할 수 있는 것이 의식이다.

심리학적으로는 인간 개개인이 직접 경험하는 심리현상의 전체를 말하기도 한다. 가끔 의식이 지성이라고 주장되기도 하는데 의식과 지성은 깊은 연관이 있지만 완전히 같은 것이라고 볼 수는 없다.

 

지금 까지는 의식에 대해서 밝히기도 어렵고 연구하기도 어려워서 그냥 뉴런의 개수가 어느 정도 이상으로 많아지면 자연히 생기는 사고, 의식, 사유, 지성, 판단 등의 총합으로 적당히 얼버무렸었다. 그렇다면 인공지능의 알고리즘이 어느 정도 많아지고 복잡해지면 과연 거기서 의식이라는 것이 생겨날 것인가. 

 

예쁜 꼬마선충의 뉴런 정보를 로봇에 이식하자 로봇이 예쁜 꼬마선충처럼 움직임

알고리즘(뉴런 정보)을 그대로 컴퓨터로 구현(복사)해서 실험을 한 결과 예쁜 꼬마선충이 움직이는 것을 확인했다. 신기한 일이다. 그렇다면 인간에게도 가능하지 않을까 인간의 의식을 좀 더 고차원화 해서...

아니면 영장류 유전자를 조작해서 뇌의 뉴런 개수를 폭발적으로 증가시키면 인간처럼 사유가 가능해질 것인가. 

더불어서 강아지는 의식이 있는지. 고양이는? 쥐는? 말벌은? 개미는? 아메바는? 

이런 궁금증들은 의식은 '뇌의 기능일 뿐'이라는 일원론적 사고에서 기인한다. 하지만 우리 인류는 일원론 외의 다양한 관점으로 논의를 해왔다. 

 

 

 

 

의식에 대한 고전적 관점

첫 번째, 일원론은 뇌에서 의식이 발현되는 것이다. 우리의 뇌가 물질이고 물질에서 의식이 생겨나는 것이므로 의식 역시도 물질에 속하는 것이다.

두 번째, 이원론은 물질과 정신으로 구성된 세상이다. 즉 정신(영혼)이 의식을 담당한다는 이론이다.

세 번째, 관념론은 정신에 의해서 물질들이 파생된 것이다. 물질은 허상이다.

 

의식은 양자역학의 산물이다

최근, 새롭게 대두되고 있는 이론이다.

인간의 의식이 양자 역학적인 작용으로 인간 뇌 외부에 존재한다는 과학 이론인 '조화 객관 환원 이론'이다. 이 이론은

펜로즈 경과 애리조나대 심리학 교수 스튜어트 해머로프 교수에 의해서 제시된 이론이다. 의식이 뉴런과의 연결에 의해 발생한다는 기존 추정들과는 달리 세포 내에 있는 소기관 중 하나인 미세 소관에 의해 조정되는 양자 메커니즘의 결과가 의식이라는 것이다. 

미세소관이란 진핵 세포의 세포 골격을 구성하는 세포의 기본적인 구조중 하나이고 튜불린 단백질의 이합체이다.

튜불린 단백질이 합쳐져 지름 25 나노미터의 원통모형 미세소관을 구성한다. 이 미세소관들이 모여서 뉴런 등 우리 세포의 골격을 형성한다. 대표적으로 편모나 섬모 등도 미세 소관중 하나이다. 

또한 튜불린 단백질은 방향성이 있어서 붙는 쪽은 '+' 분리되는 쪽은 '-'로 마치 이진법의 0과 1처럼 일종의 양자 컴퓨터를 구성한다. 그리고 확장, 수축된 형태로 양자 중첩 상태를 취하고 있다. 그래서 얽힘에 의한 결합된 두 전자처럼 행동을 한다. 그리고 인접한 단백질에도 영향을 미쳐서 연쇄적으로 두뇌 전체로 확산된다. 급기야는 뇌라는 거시적인 크기에서도 결맞음 상태를 유지할 수 있다는 주장이다. 

 

 

 

 

스튜어트 해머로프 교수는 이 현상을 "전의식이 의식으로 전이될 때 그 사이에는 뚜렷한 문턱이나 경계선 같은 것은 없습니다. 생각은 전의식에서의 중첩에서 시작되어 그다음 중첩이 사라지고 파동 형태가 붕괴하면서 의식적 마음속으로 떠오른다는 것입니다. 즉 붕괴가 발생하면서 의식이 생겨나는 것이죠."라고 설명한다. 

다시 말해 튜불린 단백질의 양자 중첩이 연쇄적으로 붕괴하면 이것이 의식으로 떠오른다는 것이다. 

우리의 의식은 전의식과 의식으로 분류된다. 정신분석학적 관점에서 전의식이란 어떤 시점에서는 의식화되어 있지 않은데 비교적 쉽게 의식화될 수 있는 것이라 설명하고 있다. 

 

이 분야를 연구하고 있는 연구자들도 이해 못 하는 것이 정상이라고 말을 할 정도로 어렵다고 한다. 

그냥 '튜불린 단백질이 양자 중첩 상태에 있어서 우리의 의식이 양자역학적인 메커니즘에 의해 발현이 된다.'정도로 이해하면 된다고 덧 붙인다. 

현재 활발한 연구가 진행되고 있는 중이라고 한다. 일본의 재료과학연구소에서는 실제로 미세소관의 양자 상태를 검출하기도 했다.

뇌의 기능이 멈추면 시공간 내에서의 의식이 어느 한 곳에 머무르지 않는다. 즉 미세소관의 양자정보가 그대로 소멸되는 것이 아니라 우주 곳곳으로 퍼지게 되는 것이다.

 

 

 

 

만만치 않은 반박론도 존재한다.

맥스 태그 마크 박사는 뇌의 어떤 양자 시스템도 신경작용에 영향을 미치기 훨씬 전에 환경 상호 작용에 의해서 파동 함수의 붕괴를 겪을 것이기 때문에 양자적 신호가 유의미 하기는 어렵다 그리고 양자 과정은 따뜻하고 습한 환경에서 나타날 수 없다. 

 

펜로즈 박사와 해머로프 박사의 재반박이 재기된다.

미세소관은 격자 구조로 되어있어서 그렇기 때문에 양자의 오류가 교정이 된다는 설명이다. 그리고 또 그레고리 엥겔 교수가 따뜻하고 습한 양자 과정을 여러 차례 발견을 하게 된다.

식물의 광합성 효율을 양자역학으로 설명하는 것인데 식물의 광합성 과정에서 빛을 거두는 고분자 대부분이 그 단백질에 붙어 있는 발색단이라는 것으로 구성이 되어 있는데  이 발색단이 분자의 색을 결정하고, 햇빛의 에너지를 이송하는데 굉장한 효율을 낸다. 광합성의 첫 단계를 수행하는데 그 햇빛을 붙잡아두는 이 과정에서 해당 에너지를 대단히 효율적으로 이송하게 하는 역할을 한다. 어느 발색단에서 또 다른 발색단으로 이동할 때 도약하기도 하고 확산하기도 하고 여기서 양자 결맞음 중첩 현상을 이용해서 동시에 모든 발색단으로 확산되는 것이 발견되기도 했다는 것이다. 

 

갑론을박이 계속되고 있는 분야이고 밝혀내기도 어려운 분야임은 틀림없지만, 하루빨리 비밀이 풀리기를 바람해 본다.

 

 

 

 

영국의 어느 작은 초등학교 한 아이가 다른 친구들에 비해 조금 뒤떨어지는 학습 능력을 보여 줬다. 그런데 이 아이는 아주 쉬운 문제를 굉장히 끈질기게 매달려서 풀어낸다. 결코 포기하는 일이 없었다. 이 모습을 본 선생님은 아이에게 이렇게 말했다.  "너는 비록 문제 풀이의 속도는 느리지만 시간을 들인다면 반드시 풀어내는구나. 아주 잘하고 있다." 선생님의 칭찬에 아이는 감동을 얻게 되고 이 칭찬은 아이의 인생에 강한 원동력이 되어서 훗날 2020년 노벨 물리학상을 수상한다. 바로 로저 펜로즈 경의 이야기이다. 로저 펜로즈 경은 영국의 기사 작위를 받은 옥스퍼드 대학교의 교수이다. 그는 현존하는 최고의 수학자이자 이론물리학자이며 현재 살아있는 과학자 중에서 가장 업적이 뛰어난 현대 과학의 최고의 인물이다. 펜로즈 삼각형, 펜로즈 팔각형 등의 도형은 3차원에서는 불가능한 것을 보다 낮은 차원에서 고안할 수 있다는 의미가 있다. 그 외에도 펜로즈의 계단, 펜로즈 쪽매 맞춤 등도 있다. 4차원 트위스터 공간 복소 선형 공간을 고안하기도 했다. 이런 수학적 업적뿐만이 아니라 물리학 업적도 대단하다. 일반상대성 이론에서 시공간의 인과적 구조를 나타내는 도표인 펜로즈 다이어그램을 만들었다.  그리고 일반상대성 이론의 틀로 등각 순환 우주론을 고안해 냈다. 매번 우주는 무한한 주기를 통해 반복 탄생하며 매번 빅뱅 특이점으로 시작한다는 이론이다. 그리고 또 스티븐 호킹 박사와 함께 일반 상대성 이론에 중력 특이점에 관해서 업적을 세웠다. 블랙홀에 대한 중요한 성질들을 증명해내기도 했다.  양자중력 측정 문제에 대해서 커다란 업적을 남기기도 했다. 그리하여 1994년 영국 기사 작위를 받았다.

 

 

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