우리는 결과가 축적되고 상호작용하는 현상을 종종 이해하는 데 어려움을 겪습니다.
흔히 알려진 수학 문제로, 손자가 할아버지에게 용돈을 달라고 하면서 첫날에는 1엔을 받고 한 달 동안 매일 전날의 두 배를 달라고 하는 예시가 있습니다.
만약 아무것도 모르는 할아버지가 이에 동의한다면, 한 달 후에는 10억 엔을 빚지게 될 것입니다.
이러한 오류는 1엔을 몇 번 두 배로 늘려도 큰 금액이 되지 않으니, 그 진행이 계속해서 동일한 선형 경로를 따를 것이라고 가정하는 경향 때문에 발생합니다.
하지만, 이러한 축적과 상호작용의 결과를 주의 깊게 추적해보면, 고도의 수학적 지식이나 직관 없이도 그 결과가 엄청난 액수가 될 것임을 이해할 수 있습니다.
따라서 이것은 지식이나 능력의 문제가 아니라, 사고 방법론의 문제입니다.
그리고 축적과 상호작용을 점진적으로 추적하여 결과를 논리적으로 이해하는 이러한 사고방식을 저는 "시뮬레이션 사고"라고 부르고자 합니다.
생명의 기원 첫걸음
마찬가지로 우리는 생명의 기원을 이해하는 데 어려움을 겪습니다.
생명의 기원은 태초에 단순한 화학 물질만 존재했던 고대 지구에서 복잡한 세포가 어떻게 생겨났는지에 대한 문제입니다.
이 문제를 생각할 때, 때로는 순간적이고 우연한 기적에 의존하는 설명이 제시되기도 합니다.
그러나 축적과 상호작용의 관점에서 보면, 이것은 훨씬 더 현실적인 현상으로 이해될 수 있습니다.
지구에서는 물과 공기가 다양한 곳에서 반복적으로 순환합니다. 이로 인해 화학 물질은 국지적으로 이동한 후 지구 전체로 확산되어 이동합니다.
이러한 다양한 반복을 통해 화학 물질은 서로 반응합니다.
이것은 초기 상태, 즉 단순한 화학 물질만 포함하고 있던 상태에서, 약간 더 복잡한 화학 물질도 포함하는 상태로의 전환을 이끌어낼 것입니다. 물론, 많은 단순한 화학 물질도 여전히 존재할 것입니다.
그리고 약간 더 복잡한 화학 물질은 단순한 화학 물질의 조합이므로, 그 수는 적지만 단순한 화학 물질보다 종류는 더 다양합니다.
이러한 상태 전환은 지구의 작고 국지적인 지역에서만 발생하는 것이 아니라, 지구 전체에서 동시 다발적으로 일어납니다.
더욱이 지구의 물과 대기 순환으로 인해 작은 지역에서 발생한 일이 주변으로 확산되어 화학 물질이 지구 전체에 섞이게 됩니다. 그 결과, 초기 상태보다 약간 더 복잡한 다양한 화학 물질이 존재하는 지구가 형성됩니다.
첫걸음의 의미
초기 상태에서 현재 상태로의 전환에 대한 증거는 없습니다. 추론일 뿐입니다. 그러나 아무도 이를 부정할 수는 없을 것입니다. 오히려 이를 부정하려면 오늘날에도 관찰할 수 있는 이 보편적인 메커니즘이 왜 작동하지 않는지 설명해야 할 것입니다.
이 메커니즘은 이미 약간 더 복잡한 화학 물질에 대한 자기 유지, 복제, 대사 기능을 가지고 있습니다. 그러나 이것은 생명체에 매우 가까운 고도의 자기 유지, 복제, 대사 기능은 아닙니다.
모든 약간 더 복잡한 화학 물질은 분해될 수도 있고 형성될 수도 있습니다. 하지만 행성 규모에서는 각 약간 더 복잡한 화학 물질이 일정한 양을 유지합니다.
반복적인 형성 및 분해를 통해 일정한 양이 유지된다는 사실 자체가 대사를 통한 자기 유지의 본질을 보여줍니다.
또한, 약간 더 복잡한 화학 물질은 단일 분자로만 존재하는 것이 아니라, 그 비율은 작을지라도 그 수는 방대합니다.
이것은 자기 복제는 아니지만, 동일한 화학 물질을 더 많이 생성하는 생산적인 활동입니다. 비록 "복제"라는 용어와는 약간 다를 수 있지만, 유사한 효과를 가져옵니다.
다시 말해, 단순한 화학 물질만 있던 지구에서 약간 더 복잡한 화학 물질을 포함하는 지구로 전환되는 부인할 수 없는 현상은 생명의 기원의 첫걸음이자 본질입니다.
다음 단계로
물론, 약간 더 복잡한 화학 물질을 포함하는 이 상태는 생명 그 자체는 아닙니다.
또한 이것을 행성 규모의 생명 활동으로 보는 것도 합리적이지 않습니다. 단순히 반복적인 화학 반응으로 인해 약간 더 복잡한 화학 물질이 존재하는 상태에 불과합니다.
그리고 이것은 지구 외 다른 행성에서도 충분히 일어날 수 있는 일입니다. 다른 행성에서는 생명체가 탄생하지 않았지만 지구에서는 탄생했다는 사실은, 지구에서 다른 행성과는 다른 무언가가 일어났음을 시사합니다.
그 무언가가 무엇인지 고려하는 것이 다음 단계입니다.
그러나 이 첫 단계를 이해한 후에는 생명의 기원의 다음 단계를 국지적인 방식으로 생각할 수 없을 것입니다. 첫 단계와 마찬가지로 다음 단계 역시 행성 규모의 현상으로 구상되어야 합니다.
그리고 다음 단계는 지구가 더욱 약간 더 복잡한 화학 물질을 포함하는 상태로 전환되는 것입니다.
이 단계가 반복됨에 따라, 화학 물질은 점진적으로 그리고 누적적으로 더 복잡해집니다.
동시에, 자기 유지, 복제 및 대사 메커니즘 또한 점진적으로 더 복잡해집니다.
폴리머와 지구 지형의 역할
여기서 폴리머의 존재가 중요한 역할을 합니다. 단백질과 핵산은 폴리머입니다. 폴리머는 단 몇 종류의 단량체로부터 복잡하고 다양한 폴리머를 누적적으로 생성할 수 있습니다. 폴리머를 형성할 수 있는 단량체의 존재는 이 메커니즘의 진화적 특성을 강화합니다.
지구상의 수많은 호수와 연못은 고립된 과학 실험 장소 역할을 합니다. 지구 전체에 수백만 개의 그러한 장소가 있었을 것입니다. 각각은 다른 환경이었겠지만, 물과 공기의 지구적 순환을 통해 화학 물질을 교환할 수 있었습니다.
시뮬레이션 사고의 힘
일단 생명의 기원을 이런 방식으로 구상하면, 더 이상 "증거 부족"이라는 비판 이상의 것을 제시하기는 불가능해집니다. 대신, 이 메커니즘을 반박할 메커니즘을 찾아야 할 것입니다. 그러나 저는 그러한 메커니즘을 상상할 수 없습니다.
다시 말해, 용돈 예시의 할아버지처럼, 우리는 단순히 생명의 기원을 이해하지 못했을 뿐입니다. 우리가 이미 알고 있는 사실에 축적과 상호작용을 고려하는 시뮬레이션 사고를 적용하여 30일 후의 엄청난 용돈을 이해할 수 있듯이, 지구상의 생명 탄생 역시 이해할 수 있습니다.
먼지 구름 가설
지표면에 강한 자외선이 있으면 화학 물질 교환을 방해할 것입니다. 그러나 고대 지구는 잦은 화산 활동과 운석 충돌로 인해 화산재와 먼지로 된 구름으로 덮여 있었을 것입니다. 이 구름이 자외선을 차단했을 것입니다.
또한, 대기에는 중요한 생물학적 단량체의 핵심 구성 요소인 수소, 산소, 탄소, 질소가 포함되어 있었고, 먼지에는 다른 희귀 원소들이 포함되어 있었습니다. 더욱이 먼지 표면은 단량체 화학 합성을 위한 촉매 역할을 할 수 있었습니다.
게다가 먼지의 마찰은 열과 번개 같은 에너지를 생성하며, 태양은 자외선과 열 같은 에너지를 끊임없이 공급합니다.
이 먼지 구름은 지구 전체와 지구로 쏟아지는 모든 태양 에너지를 활용하여 24시간 365일 가동되는 궁극적인 단량체 공장입니다.
메커니즘의 상호작용
첫 단계를 떠올려 봅시다. 약간 더 복잡한 화학 물질을 포함하는 지구로의 전환 말입니다.
이러한 메커니즘이 작동하는 행성에는 궁극적인 단량체 공장이 존재하고, 폴리머로의 복잡성 축적 원리가 실현되며, 수백만 개의 상호 연결된 과학 실험실이 있습니다.
비록 이것이 생명의 기원을 완전히 설명하지 못하더라도, 생명체가 필요로 하는 복잡한 화학 물질을 생성하는 메커니즘을 제공한다는 점은 의심의 여지가 없습니다.
그리고 첫 단계가 이미 생명의 본질을 포함하고 있다는 주장을 기억하십시오.
이 단계의 연장선상에서 생성된, 매우 복잡한 화학 물질을 포함하는 지구는 생명의 본질을 더 고도화된 수준으로 구현해야 합니다.
이로부터 우리는 다양한 고도로 복잡한 화학 물질과 고도로 발전된 생명의 본질적 현상이 존재하는 지구가 이제 탄생했음을 알 수 있습니다.
마지막 손길
우리는 이제 기존 논의에서는 일반적으로 고려되지 않는, 매우 유리한 상태에 도달한 지구를 가정하고 생명의 기원을 논할 수 있는 지점에 이르렀습니다.
생명체의 출현에 또 무엇이 필요할까요?
그것은 생명체가 필요로 하는 기능적 메커니즘의 생성과 통합입니다.
이는 특별히 기발한 장치를 필요로 하지 않으며, 지금까지의 논의의 자연스러운 연장선으로 설명될 수 있을 것 같습니다.
시뮬레이션 사고의 방법
시뮬레이션 사고는 시뮬레이션 자체와는 다릅니다.
예를 들어, 여기서 설명된 생명의 기원 메커니즘을 컴퓨터로 시뮬레이션하려고 하면 쉽지 않을 것입니다.
이는 제 설명이 시뮬레이션에 필요한 엄격하고 형식적인 표현을 결여하고 있기 때문입니다.
그러나 이것이 제 사고가 엄밀하지 않다는 의미는 아닙니다.
표현 방식은 자연어이지만, 견고한 논리적 구조, 알려진 과학적 사실, 그리고 우리의 경험에 뿌리를 둔 객관적인 추론에 기반하고 있습니다.
따라서 전반적인 경향과 속성 변화를 파악하는 데는 충분히 능력이 있습니다. 만약 틀렸다면, 그것은 형식화의 부족 때문이 아니라, 근본적인 조건이나 특정 상호작용의 영향을 간과했기 때문일 것입니다.
이처럼 형식적인 표현을 정의하지 않고도 자연어를 사용하여 시뮬레이션 사고가 가능합니다.
저는 형식적인 표현 없이도 자연어를 사용하여 수학적 개념을 엄밀하게 표현할 수 있다고 믿습니다.
저는 이것을 "자연 수학"이라고 부릅니다.
자연 수학을 사용하면 형식화에 드는 노력과 시간이 불필요해져, 기존 수학보다 더 넓은 범위를 더 많은 사람들이 수학적으로 파악하고 이해할 수 있습니다.
그리고 시뮬레이션 사고는 정확히 자연어를 사용하여 시뮬레이션을 활용하는 사고 방식입니다.
소프트웨어 개발
시뮬레이션 사고는 소프트웨어 개발자에게 필수적인 기술입니다.
프로그램은 메모리 공간의 데이터를 사용하여 반복적으로 계산을 수행하고, 그 결과를 동일하거나 다른 메모리 공간의 데이터에 저장합니다.
다시 말해, 프로그램은 그 자체로 축적과 상호작용입니다.
더 나아가, 소프트웨어 개발자가 달성하고자 하는 것은 대개 개발을 의뢰하는 사람과의 문서 및 인터뷰를 통해 이해됩니다.
궁극적인 목표가 프로그램으로 무언가를 실현하는 것이므로, 내용을 철저히 검토하면 데이터의 누적적인 상호작용임이 분명합니다.
그러나 소프트웨어 개발을 의뢰하는 사람은 프로그래밍 전문가가 아닙니다. 따라서 그들은 자신이 달성하고자 하는 바를 형식적인 표현으로 엄격하게 기술할 수 없습니다.
결과적으로 문서와 인터뷰를 통해 얻는 것은 자연어 텍스트와 참조 다이어그램 및 표입니다. 이를 엄격한 형식 표현으로 변환하는 작업이 소프트웨어 개발입니다.
소프트웨어 개발 과정에는 고객 문서를 기반으로 개발 내용을 정리하는 요구사항 분석 및 요구사항 정리, 그리고 사양 정의와 같은 작업이 있습니다.
또한, 사양 정의 결과에 따라 기본 설계가 수행됩니다.
이러한 작업의 결과물은 주로 자연어를 사용하여 표현됩니다. 작업이 진행됨에 따라 최종 프로그램 작성을 용이하게 하기 위해 내용이 논리적으로 엄격해집니다.
그리고 자연어 중심의 기본 설계 단계에서는 제품이 컴퓨터에서 작동할 수 있어야 하고 고객이 달성하고자 하는 바를 충족해야 합니다.
이것이 바로 자연 수학을 통한 시뮬레이션 사고가 필요한 지점입니다. 더욱이 여기서는 이중의 시뮬레이션 사고가 필요합니다.
하나는 컴퓨터 메모리 공간과 프로그램 간의 상호작용으로서 예상된 동작이 달성될 수 있는지 확인하기 위한 시뮬레이션 사고입니다.
다른 하나는 고객이 달성하고자 하는 바가 실제로 구현되는지 확인하기 위한 시뮬레이션 사고입니다.
전자는 시뮬레이션 사고를 통해 컴퓨터의 내부 작동 방식을 파악하는 능력을 요구합니다. 후자는 시뮬레이션 사고를 통해 고객이 소프트웨어를 사용하여 수행할 작업을 파악하는 능력을 요구합니다.
따라서 소프트웨어 개발자는 이러한 이중의 시뮬레이션 사고 능력, 즉 원리적 시뮬레이션 사고와 의미적 시뮬레이션 사고를 경험적 기술로 가지고 있습니다.
결론
생명의 기원은 많은 과학자와 지적 호기심이 높은 사람들이 연구하는 주제입니다. 그러나 여기서 설명된 방식처럼 생명의 기원을 이해하는 것은 흔치 않습니다.
이는 시뮬레이션 사고가 지식이나 능력과 상관없이 많은 사람에게 부족하기 쉬운 사고방식임을 시사합니다.
반면에 소프트웨어 개발자는 다양한 개념을 시스템으로 구현하기 위해 시뮬레이션 사고를 많이 활용합니다.
물론 시뮬레이션 사고가 소프트웨어 개발자만의 전유물은 아니지만, 소프트웨어 개발은 특히 이 능력을 필요로 하며 이 능력을 훈련하기에 탁월합니다.
시뮬레이션 사고를 활용하면 생명의 기원과 같은 복잡하고 고도화된 과학적 미스터리뿐만 아니라 조직 및 사회 구조와 같은 복잡한 대상의 전체 그림을 구성하고 이해할 수 있습니다.
따라서 저는 미래 사회에서 소프트웨어 개발자와 같이 시뮬레이션 사고 능력을 갖춘 사람들이 다양한 분야에서 활발하게 활약할 것이라고 생각합니다.