결과가 누적 상호작용하는 현상을 우리는 제대로 인지하지 못하는 경우가 많습니다.
흔한 산수 문제로, 손자가 할아버지에게 용돈을 하루 1엔부터 시작하여 한 달 동안 매일 전날의 두 배 금액으로 달라고 부탁하는 예제가 있습니다.
만약 할아버지가 무심코 승낙한다면, 한 달 후에는 용돈이 10억 엔에 달하게 됩니다.
이러한 오류는 1엔을 몇 번 두 배로 늘려도 큰 금액이 되지 않으므로, 그 이후의 증식도 비슷한 패턴을 따를 것이라고 짐작하는 경향에서 발생합니다.
하지만, 이러한 누적 상호작용의 결과를 단계적으로 꼼꼼히 추적해나가면, 고도의 수학적 지식이나 감각이 없더라도 그 금액이 막대해진다는 것을 알 수 있습니다.
따라서 이것은 지식이나 능력의 문제가 아니라, 사고 방법의 문제입니다.
이처럼 누적 상호작용을 단계적으로 추적하여 결과를 논리적으로 이해하는 사고 방법을 저는 “시뮬레이션 사고”라고 부르고자 합니다.
생명 기원의 첫걸음
마찬가지로 우리는 생명의 기원을 이해하는 데 어려움을 겪습니다.
생명의 기원은 단순한 화학 물질만 존재했던 태고의 지구에서 복잡한 세포가 어떻게 탄생했는가 하는 문제입니다.
이 문제를 생각할 때, 때로는 찰나의 우연한 기적에 의존하는 설명이 제시되기도 합니다.
하지만 누적 상호작용의 관점에서 보면, 이는 보다 현실적인 현상으로 이해될 수 있습니다.
지구에서는 물과 공기가 여러 곳에서 반복적으로 순환합니다. 이 순환을 통해 화학 물질은 국소적인 장소에서 움직이며 지구 전체로 확산됩니다.
이러한 다양한 반복으로 인해 화학 물질들은 서로 반응합니다.
그 결과, 단순한 화학 물질만 있던 초기 상태보다 약간 더 복잡한 화학 물질도 포함하는 상태로 지구가 변화할 것입니다. 물론, 단순한 화학 물질도 여전히 많이 존재하면서 말입니다.
그리고 약간 더 복잡한 화학 물질은 단순한 화학 물질의 조합이므로, 그 수는 적을지라도 종류는 단순한 화학 물질보다 더 많아집니다.
이러한 상태 전이는 지구의 국소적인 좁은 장소에서만 일어나는 것이 아니라, 지구 전체에서 동시 다발적으로 일어납니다.
또한, 지구의 물과 대기의 지구 규모 순환으로 인해 좁은 장소에서 발생한 현상이 주변으로 확산되어 지구 전체에서 화학 물질이 뒤섞입니다. 이로 인해 초기 상태보다 약간 더 복잡하고 다양한 화학 물질이 존재하는 지구가 형성됩니다.
첫걸음의 의의
초기 상태에서 현재 상태로의 전이에 대한 직접적인 증거는 없습니다. 이는 가설입니다. 그러나 누구라도 이를 부정하기는 어려울 것입니다. 사실, 이를 부정하기 위해서는 오늘날에도 관찰 가능한 이 보편적인 메커니즘이 작동하지 않을 이유를 설명해야 합니다.
약간 더 복잡한 화학 물질에 관한 이 메커니즘은 이미 자기 유지, 복제, 대사 기능을 갖추고 있습니다. 그러나 이것은 생명체에서 발견되는 고도로 정교한 자기 유지, 복제, 대사는 아닙니다.
약간 더 복잡한 모든 화학 물질은 파괴될 수도 있고 생성될 수도 있습니다. 하지만 지구 전체적으로 볼 때, 약간 더 복잡한 각 화학 물질은 일정한 양을 유지하고 있습니다.
이러한 생성과 파괴의 반복 속에서 일정한 양이 유지된다는 사실 자체가 대사를 통한 자기 유지의 특성을 보여줍니다.
또한, 약간 더 복잡한 화학 물질은 단 하나만 존재하는 것이 아니라, 비율적으로는 적을지라도 절대적인 수는 막대하게 많습니다.
이것이 자기 복제는 아닐지라도, 동일한 화학 물질을 생성하는 생산적인 활동입니다. 이는 '복제'라는 표현과는 약간 다르지만, 유사한 효과를 가져옵니다.
다시 말해, 단순한 화학 물질만 있던 지구에서 약간 더 복잡한 화학 물질을 포함한 지구로의 전이라는 부정할 수 없는 현상이 바로 생명 기원의 첫걸음이자 본질인 것입니다.
다음 단계로
물론, 약간 더 복잡한 화학 물질을 포함하는 이 상태는 그 자체가 생명은 아닙니다.
또한 이를 행성 규모의 생명 활동으로 보는 것도 무리가 있습니다. 이는 단지 반복적인 화학 반응으로 인해 약간 더 복잡한 화학 물질이 존재하는 상태에 불과합니다.
더 나아가 이 현상은 지구 외의 다른 행성에서도 충분히 일어날 수 있습니다. 다른 행성에서는 생명체가 탄생하지 않았고 지구에서만 탄생했다는 사실은 지구에서 다른 행성과는 다른 어떤 일이 일어났음을 시사합니다.
그 "어떤 것"이 무엇인지 생각하는 것이 다음 단계입니다.
그러나 이 첫 단계를 이해한 후에는 생명 기원의 다음 단계를 국소적으로 생각할 수 없을 것입니다. 다음 단계 역시 첫 단계와 마찬가지로 지구 전체의 현상으로만 생각할 수밖에 없을 것입니다.
그리고 다음 단계는 지구가 더욱 약간 더 복잡한 화학 물질을 포함하는 상태로 변화하는 것입니다.
이 단계가 반복되면서 화학 물질은 점진적으로 그리고 누적적으로 더욱 복잡해집니다.
동시에 자기 유지, 복제, 대사 메커니즘도 점진적으로 더욱 복잡해집니다.
고분자(폴리머)와 지구 지형의 효과
여기에 고분자(폴리머)의 존재가 크게 관여합니다. 단백질, 핵산은 고분자입니다. 고분자는 소수의 단량체(모노머)로부터 누적적으로 복잡하고 다양한 고분자를 만들 수 있습니다. 고분자를 형성할 수 있는 단량체의 존재는 이 메커니즘의 진화적 특성을 강화합니다.
지구상에 수많은 호수와 연못은 고립된 과학 실험 장소 역할을 합니다. 전 세계적으로 수백만 곳이 있었을 것입니다. 각각 다른 환경을 제공하면서도, 지구 규모의 물과 대기 순환을 통해 화학 물질을 교환할 수 있었습니다.
시뮬레이션 사고의 힘
일단 생명의 기원을 이런 식으로 상상하고 나면, "증거가 없다"는 비판 이상의 어떤 것도 불가능해집니다. 오히려 이 메커니즘을 반박할 다른 메커니즘을 찾아야 할 것입니다. 하지만 저는 그런 메커니즘을 떠올릴 수 없습니다.
다시 말해, 용돈 예시의 할아버지처럼 우리는 단지 생명의 기원을 이해하지 못하고 있을 뿐입니다. 우리가 이미 알고 있는 사실로부터 누적 상호작용을 고려하여 시뮬레이션 사고를 활용하면, 30일 후 용돈이 막대해지는 것을 이해할 수 있듯이, 지구상에 생명체가 탄생할 수도 있었다는 것을 이해할 수 있습니다.
먼지 구름 가설
지표면의 강한 자외선은 화학 물질의 교환을 방해합니다. 그러나 태고의 지구는 빈번한 화산 활동과 운석 충돌로 인해 화산재와 먼지 구름으로 덮여 있었을 것이며, 이것이 자외선을 차단했을 것입니다.
게다가 대기에는 생명에 중요한 단량체의 주요 재료가 되는 수소, 산소, 탄소, 질소 원자들이 풍부했고, 먼지에는 그 외 희귀 원자들도 포함되어 있었습니다. 또한 먼지의 표면은 단량체를 화학 합성하는 촉매 역할도 했을 것입니다.
더 나아가 먼지와의 마찰은 열과 번개 같은 에너지를 생성했으며, 태양으로부터는 자외선과 열 등의 에너지가 끊임없이 공급되었습니다.
이 먼지 구름은 지구 전체와 지구에 쏟아지는 모든 태양 에너지를 활용하여 1년 365일 24시간 작동하는 궁극의 단량체 공장이었습니다.
메커니즘의 상호작용
첫 번째 단계를 떠올려 보십시오. 즉, 약간 더 복잡한 화학 물질을 포함하는 지구로의 전환입니다.
이 메커니즘이 작동하는 행성에는 궁극의 단량체 공장이 있고, 고분자로 복잡성이 누적되는 원리가 실현되며, 수백만 개의 상호 연결된 과학 실험실이 존재합니다.
이것이 생명의 기원을 완전히 설명하지 못하더라도, 생명체가 필요로 하는 복잡한 화학 물질을 생성하는 메커니즘을 형성한다는 점은 의심의 여지가 없습니다.
그리고 첫 번째 단계가 이미 생명의 본질을 포함하고 있다는 주장을 기억하십시오.
이 단계의 연장선상에서 생성된, 매우 복잡한 화학 물질을 포함하는 지구는 따라서 생명의 본질을 더 높은 수준으로 구현하고 있어야 합니다.
이것이 어떻게 매우 다양한 고도로 복잡한 화학 물질과 정교한 생명 필수 현상이 존재하는 지구로 이어지는지 알 수 있습니다.
마지막 손길
이제 우리는 기존 논의에서 일반적으로 전제하지 않던, 매우 유리한 상태에 도달한 지구를 바탕으로 생명의 기원을 고찰할 수 있습니다.
생명체 출현을 위해 또 무엇이 필요할까요?
그것은 생명체가 필요로 하는 기능적 메커니즘의 생성과 통합입니다.
이는 특별히 복잡한 장치가 필요해 보이지 않으며, 지금까지의 논의의 자연스러운 연장선상에서 설명 가능할 것으로 보입니다.
시뮬레이션 사고 방식
시뮬레이션 사고는 시뮬레이션 자체와는 다릅니다.
예를 들어, 여기서 설명한 생명 기원 메커니즘을 컴퓨터로 시뮬레이션하려 해도 쉽지 않을 것입니다.
이는 저의 설명에 시뮬레이션에 필요한 엄격한 형식적 표현이 결여되어 있기 때문입니다.
하지만 그렇다고 해서 저의 사고가 부정확하다는 의미는 아닙니다.
표현 방식은 구두 텍스트지만, 견고한 논리 구조, 알려진 과학적 사실, 그리고 우리의 경험에 뿌리를 둔 객관적인 추론에 기반하고 있습니다.
따라서 전체적인 경향과 속성의 변화를 파악하는 것은 충분히 가능합니다. 오류가 있다면 그것은 형식화의 부족 때문이 아니라, 근본적인 조건이나 특정 상호작용의 영향을 간과했기 때문일 것입니다.
이처럼 형식적 표현을 정의하지 않아도 자연어를 사용하여 시뮬레이션 사고는 가능합니다.
저는 형식적 표현이 아니더라도 자연어를 사용하여 수학적 개념을 엄격하게 표현할 수 있다고 믿습니다.
이를 자연 수학이라고 부릅니다.
자연 수학을 사용하면 형식화에 필요한 노력과 시간이 들지 않아, 기존 수학보다 더 많은 사람이 더 넓은 범위의 개념을 수학적으로 파악하고 이해할 수 있습니다.
그리고 시뮬레이션 사고는 바로 자연어 기반 시뮬레이션을 활용한 사고 방식입니다.
소프트웨어 개발
시뮬레이션 사고는 소프트웨어 개발자에게 필수적인 기술입니다.
프로그램은 메모리 공간의 데이터를 사용하여 계산을 수행하고, 그 결과를 동일하거나 다른 메모리 공간의 데이터에 저장하는 과정의 반복입니다.
다시 말해, 프로그램은 그 자체로 누적 상호작용입니다.
또한, 소프트웨어 개발을 통해 달성하고자 하는 바는 보통 개발을 의뢰하는 사람과의 문서나 인터뷰를 통해 파악합니다.
궁극적으로 프로그램으로 구현될 것이므로, 그 내용은 결국 데이터의 누적 상호작용이어야 합니다.
그러나 소프트웨어 개발을 의뢰하는 사람은 프로그래밍 전문가가 아닙니다. 따라서 그들이 달성하고자 하는 바를 형식적인 표현으로 엄격하게 기술할 수 없습니다.
결과적으로 문서와 인터뷰를 통해 얻어지는 것은 자연어 텍스트와 보조적인 그림 및 표입니다. 이들을 엄격한 형식적 표현으로 변환하는 과정이 바로 소프트웨어 개발입니다.
소프트웨어 개발 과정에서는 고객 문서를 바탕으로 개발 내용을 정리하는 요구사항 분석 및 요구사항 정리, 사양 정의와 같은 작업이 있습니다.
또한, 사양 정의 결과를 바탕으로 기본 설계를 수행합니다.
이러한 작업들의 결과물은 현재까지 주로 자연어를 사용하여 표현됩니다. 작업이 진행될수록 최종 프로그램을 만들기 쉽도록 논리적으로 더욱 엄격한 내용이 됩니다.
그리고 자연어를 중심으로 한 기본 설계 단계에서는 컴퓨터에서 작동할 수 있고, 고객이 원하는 바를 실현할 수 있는 형태여야 합니다.
이것이 바로 자연 수학을 활용한 시뮬레이션 사고가 필요한 시점입니다. 게다가 여기서는 이중 시뮬레이션 사고가 필요합니다.
하나는 컴퓨터 메모리 공간과 프로그램 간의 상호작용으로서 예상된 작동이 가능한지 확인하기 위한 시뮬레이션 사고입니다.
다른 하나는 고객이 달성하고자 하는 바가 실제로 실현되었는지 확인하기 위한 시뮬레이션 사고입니다.
전자는 컴퓨터의 내부 작동을 시뮬레이션 사고로 파악할 수 있는 능력이 필요하고, 후자는 고객이 해당 소프트웨어를 이용하여 수행할 작업을 시뮬레이션 사고로 파악할 수 있는 능력이 필요합니다.
이와 같이 소프트웨어 개발자는 원리적 시뮬레이션 사고와 의미적 시뮬레이션 사고라는 이중 시뮬레이션 사고 능력을 경험적 기술로 가지고 있습니다.
결론
많은 과학자와 지적 호기심이 높은 사람들이 생명의 기원을 연구하고 있습니다. 하지만 여기서 설명한 방식처럼 생명의 기원에 접근하는 것은 일반적이지 않습니다.
이는 시뮬레이션 사고가 지식이나 능력과 관계없이 많은 사람이 부족하기 쉬운 사고 방식임을 시사합니다.
반면에 소프트웨어 개발자는 시뮬레이션 사고를 활용하여 다양한 개념을 시스템으로 구현합니다.
물론 시뮬레이션 사고는 소프트웨어 개발자만의 전유물은 아니지만, 소프트웨어 개발은 특히 이 능력을 필요로 하며 이를 연마하기에 아주 적합합니다.
시뮬레이션 사고를 활용하면 생명의 기원과 같은 복잡하고 고도한 과학적 미스터리의 전체 그림을 구성하고 이해할 수 있을 뿐만 아니라, 조직이나 사회의 구조와 같은 복잡한 대상도 파악할 수 있습니다.
따라서 저는 미래 사회에서는 소프트웨어 개발자와 같이 시뮬레이션 사고 능력을 갖춘 사람들이 다양한 분야에서 활약하게 될 것이라고 생각합니다.