시뮬레이션 우주론. 우리의 우주는 가상현실일까? 모의실험 가설에 대한 이야기.

일론 머스크는 우리가 살고 있는 세상이 가상현실이 아닐 확률이 10억 분의 1이라고 하였고 많은 과학자들도 시뮬레이션 우주론을 주장하고 있습니다. 모의실험 가설이라고 불리는 시뮬레이션 우주론에 대해 이야기하겠습니다.

 

반응형

 

 

 영화 프리 가이를 보셨나요?

최근에 개봉한 영화 '프리 가이'는 게임 속 세상의 NPC 중 한 명인 '라이언 레이놀즈'가 자유의지를 갖게 되는 이야기입니다. 원래 게임 속 세상은 유저들을 위해 만들어진 것이기 때문에 그 속에 존재하는 NPC들은 단순하게 정해진 일만 하게 됩니다.

그럼 만약에 인공지능 기술이 발달하여서 영화 '프리 가이'처럼 게임 속의 NPC들이 생각이란 것을 할 수 있게 된다면 그들은 자신이 NPC이고 자신들이 살고 있는 곳이 그저 게임일 뿐이라는 것을 인지할 수 있게 될까요?

 

 

 

 시뮬레이션 우주론

시뮬레이션 우주론이란 영화 '프리 가이'처럼 우리가 살고 있는 세상이 단지 시뮬레이션일 수 있다는 이론입니다. 현재 인류는 컴퓨터 게임, 가상현실 등을 통해 하루에도 수십 개의 시뮬레이션을 만들고 있습니다. 지금이야 인류의 과학기술이 간단하여서 단순한 시뮬레이션을 만드는 것에 불과하지만 과학기술이 발전한다면 언젠가는 실제 현실과 똑같은 시뮬레이션을 만들게 될 것입니다. 

또한 그렇게 만들어진 시뮬레이션 속 세상에서도 다른 시뮬레이션을 만들 것이고 그렇게 무수히 많은 시뮬레이션이 생성되게 되는 것입니다. 이렇게 많은 세상 중에서 실제 현실은 첫 번째 시뮬레이션을 만든 곳 그곳 하나뿐인 것이죠. 일론 머스크가 말한 이 세상이 시뮬레이션이 아닐 확률이 10억 분의 1이라는 것은 이런 식으로 나오게 된 것입니다.

시뮬레이션 우주론은 미국의 컴퓨터 과학자 '에드워드 프레드킨'이 "우주는 프로그램 언어로 작동하는 컴퓨터와 같다"라고 말하면서 생겨났습니다. 그 후 물리학을 연구하는 많은 과학자들도 과학을 연구하면 할수록 이 세상이 시뮬레이션 같다며 동의를 하게 되었죠. 

그럼 어떤 이유 때문에 이 세상이 가상현실 즉 시뮬레이션이라는 걸까요?

 

반응형

 

 

 시뮬레이션 우주론 증거

 

리소스가 유한하다

우리의 컴퓨터는 RAM과 CPU 등 여러 부품들이 있어서 그 성능 안에서만 작업을 할 수 있습니다. 슈퍼컴퓨터 역시도 성능이 좋을 뿐 리소스는 유한하죠. 또한 100년 200년 후에 나올 컴퓨터 역시도 지금보다 성능이 좋을 뿐 무한한 리소스를 가질 수는 없습니다. 우리가 살고 있는 세상도 컴퓨터처럼 리소스가 유한하다는 특징이 있습니다.

 

• 제한된 빛의 속도
  세상에서 가장 빠른 것은 빛으로 약 30만 km/s의 속도를 가지고 있습니다. 빛의 속도의 비밀을 알아내기 위해 유럽 입자 물리 연구소에서 입자가속기를 만들어 실험을 하였습니다. 입자가속기 속에 수소이온을 넣고 속도를 높인 것이죠. 그 결과 수소이온이 빛의 속도의 99.9999%까지는 도달을 하였지만 그 이상은 넘지를 못하였습니다. 아무리 에너지를 쏟아부어도 더 이상은 속도가 증가되지 않았죠. 즉! 우리가 살고 있는 세상은 30만 Km/s라는 제한속도가 있는 것입니다.
  여기서 신기한 점은 빛의 속도는 진공이나 공기 중이나 똑같고 관찰자의 속도가 빠르든 느리든 똑같이 30만 Km/s라는 것입니다. 빛 자체는 더욱 빠르게 움직일 수 있지만 30만 Km/s라는 제한이 있는 것이죠.
• 제한된 밀도
  우리가 살고 있는 세상은 찬드라세카르 한계라는 밀도의 임계점을 가지고 있습니다. 한 지점에 한계 질량 이상이 모이게 되면 물체는 무한히 수축하여서 블랙홀이 됩니다. 즉 이 세상은 물체를 끊임없이 압축을 할 수 없도록 밀도의 한계가 있는 것입니다. 만약 밀도를 더 높이기 위해서 블랙홀에 물체를 집어넣는다고 해도 블랙홀의 사건의 지평선만 넓어질 뿐 밀도가 증가하지는 않습니다.
• 길이의 최소 단위인 플랑크 길이
  우리의 생각으로는 1mm의 샤프심을 쪼개고 쪼개고 쪼개다 보면 0.001mm, 0.0001mm처럼 끊임없이 쪼갤 수 있을 것 같습니다. 하지만 현실은 그렇지가 않고 더 이상 쪼갤 수 없는 길이인 '플랑크 길이'라는 것이 있습니다. 우리 우주에서 측정 가능한 가장 작은 단위로 우리가 알고 있는 공간이 더 이상 존재하지 않게 되는 길이를 의미합니다. 
• 양자 도약
  원자는 전자와 원자핵(양성자, 중성자)으로 이루어져 있고 전자는 끊임없이 원자핵을 돌고 있죠. 간단하게 생각하면 아날로그시계가 중심을 기준으로 끊인 없이 돌고 있는 것과 같습니다. 하지만 전자는 아날로그시계와 같이 연속적으로 움직이는 것이 아닌 순간이동을 하면서 움직이고 있고 이것을 양자 도약이라고 합니다.
  옛날 테트리스 게임을 보면 도형이 연속적으로 내려오지 않고 한 칸씩 순간이동을 하면서 내려오는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 한 칸의 픽셀이라는 것이 존재하고 테트리스의 도형은 그 픽셀을 통하여 움직이기 때문이죠. 현재는 과학기술이 발전해서 예전 테트리스처럼 끊기는 모습은 볼 수 없지만 자세히 들여다보면 작을 뿐이지 여전히 픽셀이 존재하고 그 픽셀을 통하여서만 움직일 수 있습니다. 그런데 우리가 살고 있는 세상도 이런 모니터 화면처럼 하나의 픽셀이 있고 그것을 통하여서만 움직일 수 있다는 것이 밝혀진 것입니다. 즉 우리의 세상은 디지털 공간인 것이죠.

 

반응형

 

 

최적화가 필요하다

컴퓨터의 리소스가 유한하기 때문에 성능 안에서 최대한의 기능을 하기 위해서는 최적화라는 것이 필요합니다. 현재 존재하는 많은 게임들도 최적화 작업은 필수입니다. 이런 최적화 작업 중의 하나가 눈에 보이는 것만 그래픽으로 만들고 보이지 않는 것은 연산으로만 놔두는 것입니다. 예를 들어 배틀그라운드 게임을 할 때 우리가 화면에 보이는 부분만 그래픽이 보이고 화면에 비추지 않는 부분들은 모두 연산으로만 존재를 하게 됩니다.

과학자들이 연구를 통해서 우리가 살고 있는 우주의 질량은 10^60(10의 60승) g이라는 것을 밝혀냈는데 이 정도의 양을 처리하려면 엄청난 연산 작업과 고사양의 컴퓨터가 필요하게 되죠. 그런데 우리의 우주 역시도 눈에 보이는 부분만 그래픽으로 보여주고 나머지는 연산으로만 처리를 하며 최적화를 하고 있다는 것이 이중 슬릿 실험으로 밝혀졌습니다.

이중슬릿 실험

 

• 이중 슬릿 실험
  이중 슬릿 실험이란 양자역학에서 물질이 파동인지 입자인지 밝혀내기 위해 사용하는 실험으로 물체를 2개의 미세한 구멍으로 발사하면서 구멍을 통과한 형태를 관찰하는 것입니다. 물체가 입자라면 2개의 무늬가 생기지만 물체가 파동이라면 여러 개의 간섭무늬가 생기게 됩니다. 
  우리가 알고 있는 전자는 입자이기 때문에 이중 슬릿을 통과하게 되면 2개의 무늬가 생기게 됩니다. 하지만 실제 결과에서는 파동과 같은 간섭무늬가 생기게 되죠. 이것을 이해할 수 없는 과학자들은 전자가 이중 슬릿을 통과하는 모습을 보기 위해 카메라를 설치하였습니다. 그런데 카메라를 설치하자 전자가 입자와 같은 2개의 무늬를 만들었습니다. 그런 후 카메라를 치우니 다시 파동과 같은 간섭무늬를 만들었죠.
  즉 전자는 우리가 보고 있을 때는 입자이지만 우리가 보지 않을 때에는 파동으로 존재하는 것입니다. 컴퓨터 게임이 우리가 보고 있을 때는 그래픽으로 보여주지만 보지 않을 때는 연산으로만 존재하는 것과 똑같은 것이죠.
  다시 말해서 지구 상의 모든 사람이 달을 보지 않고 있다면 달은 사라지고 그저 연산으로만 존재를 하는 것입니다. 우리의 세상이 컴퓨터 메모리를 아끼고 있다는 소리죠.

 

반응형

 

 

 정리

과학을 공부하다 보면 이게 과학인지 SF인지 헷갈리게 되는 순간이 있습니다. 우리의 생각과는 전혀 다르게 흘러가기 때문이죠. 그런 것들을 인간의 머리로는 해석이 되지 않기 때문에 이 세상은 시뮬레이션이라는 말이 나오는 것 같습니다. 실제 세상이 시뮬레이션인지 아닌지 죽을 때까지 알 수는 없겠지만 어차피 나라는 존재는 현재를 살고 있으니 하루하루 재미있게 즐기는 것이 중요할 것 같습니다.

 

 

<함께 보면 좋은 글>

유로파 생명체. 목성의 위성 유로파 생명체를 확인하는 유로파 클리퍼 프로젝트.(문어와 같은 생

다중우주 평행우주 차이. 우주가 시공간적으로 여러개 존재한다면?