마음의 그림자 : 노벨물리학상 수상자 로저 펜로즈의 양자역학적 의식 연구

최근 물리학에 관심이 생겨서 공부 중이다. 특히 우주의 비대칭(물질 생성 이유)에 대해 관심이 높아졌다. 생물체의 아미노산 편향 관련 SF를 쓰면서 생물학과 물리학을 공부하다 보니 이렇게까지 왔다. 어떻게 하다가 로저 펜로즈의 의식 연구에 대해 알게 되었는지는 기억이 나지 않는다. 아마도 책 읽다 모르는 개념을 찾아보느라 나무위키에 들어갔다가 문서를 타고 넘어가는 바람에 알게 된 것 같다. 나는 인간의 의식이 그저 뇌의 물리, 화학적 작용의 결과일 뿐이라고 생각하는데, 로즈 펜로즈는, 물론 그도 나처럼 생각하지만, 더욱 구체적으로 의식의 생성에 양자역학적인 작용이 있을거라고 본다. 그는 전작인 <황제의 새 마음>에서 '인간의 의식이 뉴런의 미세소관 내의 양자적학적 작용으로 인해 생겨난 것이다+의식은 사라지지 않으며 인간이 죽은 뒤에도 양자역학적인 파동? 혹은 잔재?가 뇌 밖으로 방출돼 존재하게 된다'고 주장했고, 많은 과학자들로부터 신비주의 취급을 받았다고 한다. (여담 : 로저 펜로즈의 이 이론에 관한 나무위키 문서를 보면 관련 다큐멘터리가 올라와 있는데 로저 펜로즈 외에도 반가운 얼굴들이 많이 나온다. 수전 블랙모어, 대니얼 대닛, 김상욱 교수, 막스 태그마크 등등) 나는 뇌에서 양자역학적 작용이 있을 거라는 얘기는 당연히 그럴 거라고 생각하지만, 그로 인해 생성된 의식이 정말로 죽음 뒤에도 남아 있게 되는가에 대해서는 회의적이다. 그저 영혼의 존재를 물리학적으로 해석 혹은 증명하고 싶은 사심이 반영된 주장이 아닌가 하는 생각이 드는 까닭이다. 물론 과학과 기술이 발전하면 저자의 주장이 맞다고 밝혀질 수도 있겠지. 따라서 현재로서는 그렇다고도 말하지 못하고 절대 그런 증명이 이루어지지 않을 거라고도 말할 수 없는 상황이다. 여튼 의식은 내 관심사 중 하나이기도 하고, 펜로즈의 이론이 SF 작가의 입장에서 봤을 때 솔깃한 것도 사실이다. 그래서 <황제의 새 마음>을 읽어보려 했는데, 그 이후에 나온 책 <마음의 그림자>가 있어서 이걸 보기로 했다. <황제의 새 마음>은 1980년대 후반에 쓰인 것이고 이 책은 1994년에 쓰인 책이다. 지금으로부터 32년 전에 쓴 책이라 그 후 연구가 더 이루어졌을 수도 있지만 아직 우리나라에 번역된 건 없는 것 같다. 그래서 일단은 이걸 읽어 보기로.

오늘 읽은 부분은 1장 '의식과 컴퓨팅' 중에서 '마음의 과학'부터 '미래는 어떻게 되는가'까지이다. 첫날 읽은 감상은, 32년 전 책이다 보니 현재의 인공지능의 눈부신 발달에 대해 '예측'만 하고 있지 실제 사례는 없다. 그래서 펜로즈 경이 인간 지능과 인공 지능을 비교 묘사하는 부분이 현재 관점에서 봤을 때 어떤지 잘 모르겠다. 내가 아직 인공 지능을 잘 모르기도 하고. 아무튼 인공 지능이 발달하여 의식이 생길 수 있는가, 라는 문제에 관해 네 가지 관점을 소개한 것이 좋았다.

이 중 저자가 주장하는 것은 C 관점이다. 인간의 의식은 컴퓨팅을 초월한 무언가가 있다는 것. 그것을 저자는 뒤에 가서 괴델의 논리와 양자역학으로 그 이유를 밝히겠다고 하고 있다. 양자역학은 그래도 지금까지 공부를 좀 했는데 괴델의 정리라니 뭔가 아찔한 기분이지만 일단은 계속 읽어보기로... 2026.04.04.

관점 C의 경우, 미래에 과학이 발달하여 실제 지능과 인식에 이를 수 있는 장치 - 이 장치의 토대는 오늘날의 컴퓨터가 아니라 의식적 사고 과정의 밑바탕에 틀림없이 있으리라고 C에서 주장하는 비컴퓨텅적인 물리적 활동이다 - 를 구성하는 쪽으로 나아갈 가능성이 열려 있다. 어쩌면 지금 우리가 알고 있는 '컴퓨터'보다는 바로 이런 장치가 결국 인간의 모든 역량을 뛰어넘어 그 이상의 단계로 나아갈지 모른다. (81쪽)

2026.04.05. 오늘 읽은 부분 : 1장 '의식과 컴퓨팅' 중, '컴퓨터는 권리나 책임을 지닐 수 있는가?'~'수학적 상상은 비컴퓨팅적인가?'까지 이다. 내일부터는 2장 '괴델식 주장'을 읽을 것이다. 1장에서는 펜로즈가 본인의 주장에 관해 본격적인 증명을 하고 있진 않다. 앞으로 자신이 어떤 주장을 펼 것이며, 그로 인해 어떤 논의가 파생될 수 있으며, 이해, 인식, 의식 같은 개념을 어떻게 정의하고자 하며, 자신의 주장에 어떤 이론을 끌어올 것이며 같은 이야기들이다.

인간의 인식과 의식의 바탕이 되는 '이해'가 비컴퓨팅적인 과정이다, 즉 컴퓨터로 인간의 이해 능력을 시뮬레이션할 수 없다는 주장의 예로 저자가 든 것이 '인간의 자연수의 이해 방식'이다. 저자는 2장에서 본격적으로 괴델의 정리를 끌어와서 이러한 주장을 증명하려고 하는 것 같은데, 나는 괴델의 정리는 예전에 어디선가 듣고 그냥 어렴풋하게 그렇구나 하는 정도로 이해하고 넘어간 기억이 있다. 내 기억이 맞다면, 아마도 수학의 불완전성에 관한 얘기였던 듯.

이 부분은 저자가 요즘 인공지능의 발달을 보며 생각이 좀 바뀌지 않았을까 싶기도 하다. 일례로, 얼마 전에 읽은 천문학 책에서는 어떤 인공지능에게 태양계 천체들의 움직임 데이터를 줬더니 그것이 패턴을 스스로 파악해서 태양중심우주론을 결론 내리더라는 내용이 있었기 때문이다.(반면 인간들은 관찰과 인식의 한계, 그리고 종교적인 이유로 천 년 넘게 지구중심우주론을 믿어 왔다) 물론 그 인공지능이 물리학 지식을 갖고 있었는지 없었는지 같은 자세한 내용은 나도 모른다. 물리학 지식을 갖춘 채로 패턴을 파악했는지 아닌지는 중요해 보인다. 저자의 위 주장을 다시 읽어보면... 아무튼 이 책을 읽다 보니 요즘 인공지능에 대해 빨리 공부를 해야겠다는 조급증이 든다.

2026.04.06. 2장 괴델식 주장. 저자는 인간의 의식이 컴퓨팅으로 시뮬레이션 될 수 없음을 괴델의 정리+튜링의 개념을 이용해 간단히(?) 증명하고 있다. 이후 등장하는 내용은 저자가 <황제의 새 마음>을 낸 이후 사람들로부터 받은 반박에 대한 답변이다. 하지만 거기서부터는 내가 도저히 따라갈 수 없는 내용이라 저자의 핵심 주장만 파악하고 3장으로 넘어가기로 했다. 수학이나 논리학에 관심 있는 사람은 그 부분이 흥미롭게 느껴질 수도...

이후 펜로즈는 일련의 수학적 논리에 따라 '어떤 컴퓨팅이 멈춘다면 그 컴퓨팅은 멈추지 않는다'라는 결론을 이끌어낸다. 여기서 컴퓨팅이 멈춘다라는 것은 어떤 명제를 증명했다는 것이고, 컴퓨팅이 멈추지 않는다라는 것은 어떤 명제를 증명하지 못했다는 것이다. 컴퓨터는 주어진 작업을 하나하나 순서대로 진행하기 때문에 어떤 명제를 만족하는 조건을 찾지 못할 경우 같은 방식의 작업을 끝없이 계속하게 된다. 결국 그 명제를 증명하지 못하는 것.

내가 이해한 바는 이렇다. 위에서 말했듯이, 컴퓨터는 어떤 명제를 증명하지 못하는(컴퓨팅이 영원히 끝나지 않는) 경우가 있다. 하지만 인간은 수학 개념을 이해하고 추론 가능하므로 그 명제를 증명할 수 있는 경우가 있다. 한 마디로, 컴퓨터가 모르는 것을 인간이 아는 것, 혹은 컴퓨터가 하지 못하는 것을 인간이 하는 것이다. 이는 인간의 수학적 개념의 이해로 인해 일어나는 결과이다. 컴퓨터는 주어진 작업을 성실하게 수행할 뿐, 개념을 이해하지 못한다. 여기서 인간과 컴퓨터가 다른 방식으로 일한다는 점을 알 수 있다. 따라서 컴퓨터의 작동 방식이 달라지지 않는다면 인간의 인식, 이해 같은 일을 절대로 따라할 수 없다.

2026.04.09. 3장. 수학적 사고의 컴퓨팅 불가능성 이번 장은 당최 뭔 소린지 내 머리로는 이해할 수가 없다. 내가 수학을 얼마나 못하는지 다시 한 번 실감함. 짧기라도 하면 찬찬히 반복해서 읽어보겠는데 심지어 챕터 길이도 엄청 길다. 3.1 괴델과 튜링은 무슨 생각을 했는가? 정도만 대략 이해가능한 것 같다. 괴델과 튜링 모두 2장에서 저자가 말한 논리를 똑같이 결론 내리고도 각자 다른 길을 갔다고 하는데, 괴델은 저자가 의식의 모방 가능성에 대해 카테고리를 나눈 A~D 중에서 D주장(의식은 과학의 영역이 아니므로 컴퓨팅으로 모방 불가능하다)과 가까운 생각을 했다고 하고, 튜링은 A(의식은 컴퓨팅으로 모방 가능하다)와 가까운 생각을 했다고 한다. 하지만 저자가 주장하는 것은 C(의식은 물리적 과정의 결과이나 컴퓨팅으로 모방할 수가 없다)이다. 아무래도 이번 챕터는 책을 다 읽고 나서 다시 봐야할 듯 하다.