생명: 자체 지향성이 있는 물질

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게시물ID : phil_10025

작성자 : aiidyn

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등록시간 : 2014/10/22 13:08:52

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생명: 자체 지향성이 있는 물질

<div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">1장. 생명: 자체 지향성이 있는 물질 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:17.9pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">물질로부터 생명의 탄생 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">우주라는 공간은 물질로 이뤄져 있다. 이 물질들이 왜, 어떻게 발생하게 되었는지에 대해서 직관적으로 명쾌하게 와닫는 설명을 내린다는 것은 나로써는 결국에 가서도 불가능 할 것 같다. 그러니 일단 물질이 어떻게 시작되었는지에 대해서는 여기에서는 토를 달지 않고 그냥 덮어 두고자 한다. 물질의 발생 같은 자연의 가장 근간이 되는 사항에 대한 설명을 글의 첫머리에서부터 아예 포기한채로 다른 문제들을 다루려고 하는 것이 심히 불편하고 앞으로의 설명들을 불완전 하는 것이 사실이다. 그러나 관념을 한발자국이라도 앞으로 나가게 하기 위해서는 어쩔수없이 이렇게라도 해야 할 것 같다는 생각이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">우주에 존재하는 모든 물질들에는 '자연법칙'이 작용한다. 지구가 태양을 돌고 있고, 하늘에서 비가 내리고 하는 것 모두 자연에 작용하는 어떤 법칙의 작용 결과다. 물론, 세상에는 우리가 알거나 이해하고 있는 법칙으로는 설명되지 않는 현상들도 있다. 고대의 사람들은 그런 현상들을 (예컨대 그들에게의 일식이나 천둥)설명하기 위해서 아마도 '신'이나 다른 무언가를 도입했을 것이다. ‘저것은 자연의 법칙으로는 설명될 수 없고, 그래서 저런 현상에는 분명 신이 개입을 했을 것이다’, 라는 식으로 말이다. 그러나 자연과학이 점점 더 발달해 가고, 급기야 자연과학이 거의 모든 자연현상들을 설명해 가고 있는 지금쯤에는 이성적인 사람이라면 그렇게 생각하는 사람은 거의 없다. 지금의 이성적이고 합리적인 사람이라면 설사 지금 설명되지 않는 현상이라 할지라도 그것을 법칙의 테두리에서 본질적으로 벗어난 것으로 생각하기 보다는, 그런 것 역시 (지금은 아니지만)언젠가 결국에는 법칙이나 이론으로 설명될수 있을 것으로 간주할 것이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">우주에 물질이 있고, 물질들에는 법칙이 작용한다는 사실만큼이나 명백한 사실은 우주에는 생명이 있다는 사실이다. 그리고 그 복잡성으로 보건대, 생명은 물질과 동시에 발생되지는 않았을 것이다. 즉, 우리가 일반적으로 말하는 생명은 물질이 발생한 태초에는 없었고, 어느 정도의 시간이 지난 다음 발생한 것으로 간주하는 것은 억지가 아닐 것이다. 그럼 세상에 없던 생명은 세상에 있던 물질들의 작용만으로 발생한 것인가? 시간과 물질만 충분히 주어지면 없던 생명체가 갑자기 생기는 것은 과연 자연스러운 것인가? 생명의 정교함과 복잡성으로 보건대 그것 역시 대단히 부자연스러워 보인다. 자연상태에서 인간이 만든 로켓도 그냥 생길 가능성은 절대로 없을 것 같은데, 인간조차도 만들 수 없는 생명이 자연상태에서 그냥 우연의 작용으로 생긴다는 것은 분명 자연스럽지 않다. 사실 생명의 자연발생을 더욱 비관적이게 만드는 것은 단지 이런 생명체가 가지고 있는 구조적인 복잡성 때문만은 아니다. 생명체의 복잡성 문제가 해결만으로 생명의 탄생 문제가 해결된다면, 그냥 생명이 터무니 없는 놀라운 우연으로 발생했다는 식의 무지막지한 통계적 잣대를 생명현상에 들이대기만 하면 되는 것이다. 주사위를 1억번 던졌는데, 정말 우연히도 1억번 전부 1이 나왔다고 해도 (정말 그럴 가능성이 희박하겠지만)절대로 그럴 가능성이 없다고는 할 수 없는 것이기 때문이다. 그러나 물질에서 생명이 자연스럽게 발생할 가능성을 본질적으로 어렵게 만드는 것은 따로 있는듯 하다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">본질: 다른 모든 대상들에는 없고 해당 대상 전체에는 존재하는 성질 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">속성: 대상의 특징적 성질 또는 그것에 대한 기록 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">관념: 어떤 사물이나 현상에 관한 정보나 견해나 감정 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">물질과 차별화 되는 생명의 지향성 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명의 자연발생을 정말 비관적으로 만드는 것은 생명체의 복잡성이 아니라 생명체가 가지고 있는 어떤 ‘지향성’이라 생각한다. 모든 생명체는 생존을 통해 세상과 엮이려 하고, 번식을 통해서 자신의 상태를 정의하는 정보를 존속 시키려고 하는 지향성을 가지고 있다. 생명은 생존과 번식을 ‘하는’ 어떤 기계적인 존재가 아니라, 생존과 번식을 ‘하려고 하는’, 어떤 지향적인 존재다. 이 ‘하려고 하는’ 어떤 지향성이야말로 생명이 가지고 있는 본질적인 특성이고, 물질에도 자연법칙에도 없는 것이다. 또한, 이것은 앞에서 말한 무지막지한 확률로도 설명이 되지 않는 것이다. 왜냐하면 지향성의 발생은 확률적인 사건과는 별개의 것이기 때문이다. 예컨대, 무한한 원숭이를 타자기 앞에 새워놓고 무작위 작업을 무한한 시간동안 진행 한다고 한다면, 백번양보해서 어쩌면 요행히 성경 같은 장문의 글을 완성하는 원숭이가 탄생할지도 모른다. 그러나 이렇게 대단한 사건이 일어날수는 있을 지언정, 이런 시도는 단 한줄의 시라도 그것을 이해할수 있는 원숭이가 탄생하게 하는 것과는 별개다. 이런 무작위의 작업으로는 비록 무한대의 시간이 주어진다 할지라도, 원숭이에게 시를 이해시키려는 따로의 시도가 없이는 그런 일은 절대로 발생하지 않는다. 같은 이치로 물질들이 무한대의 시간을 두고 자기네들의 방식으로 작용한다면, 때로는 복잡한 형태의 물질이 생길 수도 있고, 심지어 생명체의 형태도 생기지 말라는 법은 없겠지만, 그 형성된 물체에서 (무작위를 통한 복잡성과는 별개인) 생명체에서 보이는 것과 같은 형태의 어떤 지향성이 나타나기를 기대할 수는 없는 것이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">단도직입적으로, 생명을 물질과 구분짓게 하는 생명체의 본질적인 특성은 ‘자기형태정보존속지향성’이다. 즉, 생명체의 본질적인 특성은 생존과 번식 같은 것을 통해서 자신의 형태와 형질에 대한 정보를 유지하고 전파시켜 존속시키려고 하는 것이다. 물론 생명은 물질대사를 통해 성장을 하고 외부와도 반응하면서 주변의 에너지 계를 통제하고 교란시키기도 한다. 그러나 그것은 생명의 본질적인 특성인 자기의 상태정보를 존속시키려는 과정의 일환이며, 생명의 부차적인 속성 정도로 해석해야 할 듯 하다. 왜냐하면 물질 중에는 생명처럼 주변의 에너지 계를 통제할 수 있는 것은 없겠지만, 생명이 아닌 물질 만으로 그런 장치는 만들 수는 있을 것이기 때문이다. 또한, 물질 중에서 생명처럼 성장하고 외부와 반응하는 것 역시 없겠지만, 그런 (물질만으로 만든)장치 역시 만들 수가 있을 것이기 때문이다. 즉, 생명체가 가질 수도 있는 물질대사능력은 생명 아닌 것들도 가질수 있는 것이며, 그렇기 때문에 물질대상능력은 생명의 비본질 적인 것이라고 생각한다. 그러지 않고 물질대사를 생명의 필요조건 중의 하나로 생각하여, 물질대사능력이 없는 바이러스를 생명이 아니거나 또는, 불완전한 생명으로 간주하는 것은 생명의 본질적인 특성의 가치를 낮게 평가해서 라고 생각한다. 그것은 마치, 이동과 수송기능을 목적으로 하는 운송수단의 본질을 바퀴의 유무로 간주하여, 이동은 하지만 바퀴가 없는 자기부상열차를 운송수단이 아니거나 또는 불완전한 운송수단으로 간주하는 것과 마찬가지가 아닌가 한다. 즉, ‘자기정보존속지향성’은 생명만이 가기고 있고, 동시에 모든 생명은 가지고 있는 생명의 필요충분조건이며, 생명을 정의하는 데는 이것만으로 족하다 할수 있다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">지향성: ‘하는’이 아닌, 하려는 하고자 하는 성질 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">본질: 다른 모든 대상들에는 없고 해당 대상 전체에는 존재하는 성질 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">자기형태정보존속지향성: 생존과 번식 같은 것을 통해서 자신의 형태와 형질에 대한 정보를 유지하고 전파시켜 존속시키려는 성질 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명의 지향성과 목적 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명체가 가지는 지향성은 어떤 능동성으로 이뤄진다. 그리고 이 능동성은 자발적으로 무언가를 하려는 성질을 말하며, 순수한 의미에서의 능동성에는 ‘목적’이라는 전제가 숨어 있다. 여기서 ‘목적’은 어떤 자연의 힘을 거스르며 작용하는 지향성으로 정의한다. 거시적인 관점(행동)에서나 미시적인 관점(형성)에서나 생명체는 물리, 화학현상 같은 (좁은 의미에서의)자연의 힘을 거스르며 생존과 번식을 지향하는 존재이다. 의미상, 목적이 없는 능동성은 불가능하며, 따라서 능동성이 있는 생명체에게 이 목적은 생명의 본질적인 특성이기도 하다. 그런데 세상에서 생명만이 이 목적을 가지고 있는 것은 아니다. 세상에는 생명말고도 목적을 가지고 있는 존재가 있는데 그것은 바로 도구이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">도구에 대한 구체적인 내용을 말하기 전에 내용의 혼선을 피하기 위해서서 세상에 모든 것들을 (하고자 하는, 하려는)지향성을 기준으로 재 분류해 보자. 즉, 세상에 있는 모든 것들을 지향성을 기준으로 나눈다면, 세상에 있는 모든 존재들은 생명과 물질과 그리고 이제 말한 도구로 분류될 수 있다. 그리고 이중, 지향성을 정의할 수 없는 무지향성 존재를 일반적인 ‘물질’로, 지향성이 있는 존재를 일반적인 ‘생명’으로 간주할 수 있을 듯 하다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">능동성: 외부의 힘에 따라 자동적인 작용이 아닌, 내부의 뜻에 의해 작용을 일으키려는 성질 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">목적: 어떤 자연의 힘을 거스르며 작용하는 지향성 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">물질: 지향성을 정의할수 없는 무지향성체 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명체: 자기형태정보를 보존하고 존속하려는 능동지향성체 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">도구와 생명의 구분 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">그럼 도구는 무었이며, 도구는 생명이나 물질과 어떻게 구분해야 할 것인가? 말했듯이 목적을 기준으로 했을 때 도구는(도구, 기계, 장치 모두 같은 말) 물질과는 달리 명확한 목적을 정의할 수 있으며, 이런 면에서 도구는 생명과 일치한다. 그러나 도구는 생명과도 분명히 구분이 된다. 앞서 목적이 없는 능동성은 불가능 하다 하였는데, 그러나 이 말이 목적이 있다고 해서 모두 능동적임을 뜻하지는 않는다. 예를 들면, 로봇이 자동차를 조립하는 행동에는 자동차 완성이란 어떤 목적이 있지만 우리는 로봇을 능동적인 존재라고 말하지는 않는다. 로봇은 목적 달성을 원하지도, 피하지도 않는다. 로봇은 목적을 판단하거나 거부할 수도 없다. 로봇을 움직이게 하는 목적은 로봇의 것이 아니고, 로봇을 위한 것도 아니며 그것은 로봇을 만든 존재, 즉 인간의 것이다. 인간에 의해 작용하고 인간이 만든 목적을 수행하는 로봇은 사람이 원하는 바에 따라 움직이는 꼭두각시일 뿐이다. 우리는 그것을 수동적이라고 말한다. 다시 말하면, 로봇은 인간이 만든 목적을 달성하기 위한 수단적 존재이다. 로봇 또는 도구의 목적은 그 존재 자체를 위한 것이 아니라 (인간이라는) 다른 존재를 위한 것이다. 도구에게서의 목적은 (인간으로부터 부여 받은)명시적인 임무다. 도구는 인간에 의해 조정되고 통제되어 작용하며 인간의 필요에 의해 인간의 목적에 따라 탄생을 하였다. 또한 수동적인 목적은 그것을 만든 능동 주체에게 분명하며 분명해야만 한다. 인간이 없어지거나 그 인간의 임무를 수행할 수 없게 되는 순간 도구는 그냥 여느 (목적이 없는 존재인)물체나 다를 바가 없게 된다. 반면, 생명은 (보이는 것으로만 판단했을 때) 그 목적이 그 존재를 향하고 있다. 도구에게서의 인간과 같은, 그 대상의 목적을 조정하고 통제하여 어떤 다른 목적을 이루려는, 존재가 생명에게는 관찰되지 않기 때문이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">정리하면, 생명을 스스로의 목적을 능동적으로 지향하는 존재라고 한다면, 도구에게도 목적이 있기는 하지만, (세상에 인간만이 도구를 만들줄 안다고 했을 때) 도구는 인간의 목적에 의해 조종되는 수동적인 존재로 정의된다. 물질과 달리 생명과 도구는 모두 뭔가를 하는 존재이기는 한데, 생명이 ‘하려는’, 또는 ‘하고자 하는’ 존재라면, 도구는 그냥 ‘하는’ 또는 ‘하려는 것처럼 보이는’ 존재라 할수 있다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">도구: 인간의 목적에 의한 조종지향성체, 수동 지향성체 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">수동성: 외부의 힘에 따른(의한) 자동적인 작용을 일으키려는 성질 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">엔트로피 법칙과 생명 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명을 자기정보를 보존하고 존속시키려는 존재라고 한다면, 그리고 그런 지향성이 물질에는 없는 것이라고 한다면, 어떻게 물질로 이루어진 생명은 그런, 물질에는 없는 성질을 가지게 되었을까? 어떻게 지향성이 없는 물질로부터 지향성이 있는 생명이 발생할수 있게 되었을가? 생명의 본질을 설명하기 위해서는 이 대단히 근원적인 질문이 반드시 해결되어야만 할 것이다. 그리고 이런 생명이 가지고 있는, 물질에는 없는 지향성을 설명할 수도 있는 가설이 있는데 그것은 엔트로피 극대화 가설이다. 잘 알려져 있지 않아서 무심히 지나칠 수도 있는 이 가설은 어쩌면 물질로부터 생명 고유의 지향성을 자연스럽게 유도할 수도 있는 대단히 중대한 것으로 보인다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">엔트로피 극대화 가설을 소개하기 전에 엔트로피 법칙에 대해서 먼저 언급을 하면 엔트로피 법칙은 열역학 제 2 법칙으로 우주의 엔트로피는 시간의 흐름에 따라 항상 증가함을 명시하는 법칙이다. 세상에 존재하는 수많은 자연 법칙들 중에 가장 확고하고 가장 폭넓게 적용되고, 그러면서도 가장 단순한 이론은 아마도 이 엔트로피 법칙일 것이다. 이 법칙을 통해서 물체와 에너지와 심지어 시간에 대한 문제까지 설명하기도 한다. 고로 우리는 감히 이 법칙을 사실로 받아 들여도 안전하며 우리 인간도 그 예외가 될 수 없다고 말할 수 있다. 엔트로피 법칙은 거시적으로 우주의 에너지는 항상 쓸모없는 상태로 변화한다고 말한다. 이것은 우주의 모든 입자는 거시적으로 봤을 때 항상 무질서하게 되는 방향으로 작용한다는 것과 같은 말이다. 쓸모가 없어진 에너지에서 어떤 일이 이루어 질수가 없고, 어질러진 물체가 다시 정렬하는 일은 없다는 것이다. 절대로 시간이 거꾸로 흐리지 않는 이상 에너지나 입자흐름의 방향이 그것과 반대가 되는 방향으로 나아가지는 않는다는 것이다. 이것은 영구기관을 만들 수가 없고, 엎지른 양동이의 물을 주워 담을 수가 없는 것과 같은 이치이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> 그러나 사실 우리는 영구기관이 아닌 영구적으로 움직이는 장치는 만들 수가 있고, 엎지른 물도 마음만 먹으면 주워 담을 수가 있다. 장치가 완전히 견고한 것이라면, 그리고 전원을 계속 공급하기만 한다면 그 장치는 거의 영구적으로 작동할 것이다. 또한 물을 엎질러 놓고 양수기를 돌리면 거의 원 상태로 복구 할 수 있다. 이처럼 국소적으로 한정된 계안에서는 엔트로피의 법칙을 위배하는 것처럼 보일 수는 있다. 그러나 거시적으로 개방된 계에서 봤을 때는, 그 장치는 없는 것이 쓸모없는 에너지를 덜 증가 하게 하는 것이고, 양수기가 없는 것이 입자를 덜 무질서 하게 하는 것이다. 어떤 물체를 계속 움직이게 하기 위해서 필요한 에너지가 그 물체가 움직임에 따라 발생하는 운동 에너지 보다 크며, 엎지른 물을 제자리로 복구시키기 위해서는 필연적으로 그 보다 더 많은 무질서가 동반해야 하는 것이다. 생명도 마찬가지다. 생명체를 이루면서 규칙적으로 정렬되는 입자의 양보다는, 생명체로 인해 무질서 해지는 입자가 많을 것이며, 생명체에 의해 발생하는 에너지 보다, 생명체를 이루고 작용하게 하기 위한 에너지가 더 많이 덜어야 함을 예상할 수 있다. 즉, 생명 역시 엔트로피의 법칙을 위배하지는 않는다. 이것이 일반적인 설명이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:30pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명체에 작용하는 엔트로피의 국소적인 예외현상에 대한 이런 그럴법한 설명에는 사실 중대한 맹점이 있다. 그것은 외부자극에 대한 문제이다. 우주의 전체 에너지는 항상 쓸모없는 상태로 변화하지만, 부분의 한정된 닫힌계에서는 ‘특정조건’하에서 에너지가 쓸모있는 상태로도 변화할수 있다. 그리고 그 ‘특정조건’은 닫힌계로 가해지는 그 ‘닫힌계 주위의 엔트로피를 통제’하는 외부자극이다. 일반적인 설명에서는 도구만을 닫힌계의 예로 듬으로써 그런 외부적인 자극 문제를 쉬운 것처럼 착각하게 만들어 버린다. 도구에 작용하는 외부적인 자극은 물론 인간에 의한 것이다. 무질서한 물체가 질서를 가지는 도구로 변환되거나, 그 도구가 작동하는 것은 모두 인간이라는 외부자극이, 또는 인간에 의한 외부자극이 있었기 때문이다. 이렇듯 우리는 도구라는 (국소적인 엔트로피 예외현상이 일어나는) 닫힌계에 작용하는 외부자극의 실체를 알고 있기 때문에, 우리는 도구가 왜 발생했고, 왜 그렇게 움직이는지, 어떻게 될 것인지 역시 쉽게 이해할수 있다. 그러나 이런 도구에 대한 외부적인 자극 설명은, 마찬가지로 형태로 (일반적인 설명에서는 과감히 생략되었지만)생명에게도 적용되어야 할것이다. 무질서한 물체가 질서를 가지는 생명체로 변환될때나, 그런 생명체가 활동할 때에도 어떤 외부적인 자극이 필요해야만 할 것 같고, 그것 역시 이해되어야 생명체의 엔트로피 문제는 완전히 해결되었다 할수 있을 것 같다. 그것에 대한 문제를 다음 엔트로피 극대화 가설과 DNA를 통해서 설명하고자 한다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.1pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:-11.8pt;margin:0cm 0cm 0pt 11.8pt;" class="MsoNormal">엔트로피: 정보 물질계의 열적 에너지 상태를 나타내는 무질서량, 낭비되어 사용할 수가 없는 열에너지 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">엔트로피 극대화 가설 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">엔트로피 극대화 가설은 미국의 수리 물리학자 에드윈 톰프슨 제인스(1922~1998)이 제안한 것으로, 비평형 물질 에너지계는 엔트로피 생성속도가 최대인 상태를 취함으로써 최대한 빨리 평형 물질 에너지계로 도달하려 한다는 가설이다. 비평형 에너지계가 엔트로피 생성을 최소화 하기는커녕 오히려 극대화 하려 한다는 이 엔트로피 생성 극대화 가설의 매력은, 이 가설이 ‘왜 물질 에너지계가 평형에서 멀리 벗어 났을 때 질서 있는 패턴이 나타나는가’ 하는 문제를 설명할 수 있다는 점이다. 사실 이것은 직관을 정면으로 거스르는 현상이다. 우리는 보통 평형에서 멀어진 계는 혼돈으로 빠져들리라고 예측하기 때문이다. 게다가 이 현상은 (실제 아니지만)열역학 2법칙을 거스르는 것처럼도 보인다. 엔트로피가 그냥 증가하는 것도 아니고 주어진 상황에서 최대의 속도로 증가하는 것이 사실이라면, 어떻게 그로부터 무질서가 아니라 질서가 생성될까? 제인스의 설명에 따르면, 그 답은 무질서한 상태보다 질서 있는 상태가 엔트로피 생성에 더 효율적이기 때문이다. 가설이 참이라고 가정하고, 어떤 계가 에너지를 많이 축적하고 있어서 그것을 방출할 '필요'가 있다고 하자. 그리고 에너지 방출 극대화를 통한 엔트로피를 최대 속도로 생성하는 과정은 '구조화된 에너지 방출 통로'를 통해 이뤄질 수 있으며, 이 구조화된 에너지 방출통로가 질서로 관찰이 된다 (마치 무질서한 자잘한 번개 보다는 질서가 있어 보이는 큰 번개 한방이 더 에너지를 효율적으로 방출할 것 같듯이). 로드 스웬슨의 말을 빌리면 세상은 기회가 있을 때 마다 (에너지를 소모시켜, 무질서화를 극대화 하기 위해서) 질서를 생산한다. 그리하여 세상이 질서화 되어가고 있다면, 그것은 사실 세상의 엔트로피 증가속도, 또는 에너지상의 무질서화 속도는 더 빨라지고 있음을 의미한다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">이런 엔트로피 극대화 가설의 발상에서 한참 더 나아가 모로위츠는 생명도 비평형 상태에서 엔트로피 생성을 극대화하는 과정에서 나타나는 규칙성과 구조의 사례라고 주장한다. 생명은 스웬슨이 말했던 불가피한 질서, 죽 우주가 기회를 얻자마자 터뜨리려고 기다리던 질서 중 하나라는 주장이다. 모로위츠에 따르면, 초기 지구는 에너지를 너무나 많이 저장하고 있었고, 엔트로피극대화 가설에 따라, 그것을 발산할 '필요'가 있었다. 특히 수소와 이산화탄소가 풍부했지만, 분자들이 직접 반응하는 과정은 너무나 느리다. 모로위츠의 주장에 따르면 생명체는 어쩌면 그 과정(수소와 이산화 탄소의 반응)을 좀더 쉽게 진행시키기 위해 탄생한 것일 수도 있다는 것이다. 요컨대, 생명은 일종의 피뢰침으로, 즉 질서를 사용하여 엔트로피 생산 속도를 높이는 도구로 초기 지구에 등장했을지도 모른다. 이 가설을 바탕으로 모로위츠는 '생명을 포함하는 지구권이 완전한 무생물 상태의 지구권 보다 더 가능성이 높은 사건이었을 것'이라고 표현했다. 즉, 엔트로피 극대화 가설에 따르면 지구의 엔트로피는 점점 높아지면서, (엔트로피가 최대한 빨리 극대화 되려는 성질에 의해서) 부분적으로 물질 에너지계의 질서는 점점 정교해 진다. 물질이라는 세상의 가장 기본이 되는 성분의 보편적인 성질을 다루고 있는 이 엔트로피 생성 극대화 이론(가설)이 사실이라면, 이것은 지구에 왜, 어떻게 생명체가 탄생했는지, 그리고 왜 생명체는 굳이 생존하려 하고 번식하려 하는지 같은 생명의 본질적인 질문에 대한 답을 하고 있는 듯도 하다. (참조, 흐름: 불규칙한 조화가 이루는 변화-필립 볼) <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">엔트로피 극대화 가설상 모든 물질에는 엔트로피 생성을 위해 질서를 형성시키려는 성질이 있으며, 이는 세상의 모든 물질에는 생명의 기본적인 특성이 내재되어 있음을 의미하기도 하다. 그러나 이렇게 여느 모든 물질에 이미 생명적인 특성이 있다고 해서 물질과 생명간에 구분이 모호해질 필요는 전혀 없다. 물질과 생명과에는 분명히 구분되는 것이 있기 때문이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">DNA의 의미 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">엔트로피 극대화 가설을 사실로 간주한다면, 지구에 생명체는 지구의 구성성분과 에너지 상태에 의한 물질 본연의 성질이 간혹 한번씩 문득 (흐린 하늘에서의 번개처럼)발현한 발현체에서의 질서정보를 기반으로 발생한 것이다. 그러나 이 엔트로피 극대화 가설로는 생명의 근원에 대해서는 아쉬우나마 어느정도 설명될수 있을지언정, 생명체의 복잡성에 대한 문제는 거의 설명할수 없다. 그렇게 간혹 한번씩 문득 발현한 일회성 정보로부터 지금의 생명체가 가지고 있는 복잡성이 나올것을 기대하기는 어렵기 때문이다. 그러나 만약 그렇게 드물게 발현하여 형성된 발현체의 질서상태정보가 (번개처럼)산발적 1회성으로 사라지지 않고 어떤 이유에 의해서(?) 보존되거나 존속될수 있다면 어떻게 될까? 그 유지되는 질서정보는 지구를 엔트로피 극대화 가설에 더욱 부합하는 상태로 만들것이며, 동시에 어떤 복잡성 발현체가 발생되는 것을 가능하게 하지는 않을까? 여기서의 이 보존되고 존속될수 있게 된 에너지 ‘발현체’의 ‘질서상태정보’를 ‘생명체’가 가지고 있는 ‘DNA’로 정의할수 있을 것 같다. 즉, 생명체는 DNA라는 보존되고 존속될수 있게 된 에너지 발현체의 질서상태정보를 기반으로 자기형태정보를 존속하려는 지향성체가 되는 것이다. 이런 DNA는 돌발적인 에너지성 발현으로 발생하는 귀한 1회성 질서상태정보를 발현체에게 최대한 존속시키게끔 한다. 그렇게 하여 발현체에게의 질서상태정보는, 그것이 DNA로 저장된 생명체에게는 자기형태정보가 된다. 아쉽게도 생명체의 형태 정보가 저장되어 있는 이 DNA의 발생까지도 엔트로피 극대화 가설로 설명하려는 것은 무리일 것 같다. 그러나 어찌됬든 단 한번만이라도 발현체의 질서상태정보로부터 DNA 정보가 발생하게 되면, 그 정보는 보존, 계승되어 반영구적으로 존속될 여지가 있기 때문에 이것은 엔트로피 극대화 이론 측면에서 본다면 대단히 획기적인 것이다. 이와 같이, 생명체를 DNA라는 존속 가능한 질서상태정보가 발생한 에너지 발현체로 정의함으로써 생명과 물질을 분명히 구분할수 있을 듯 하다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">DNA: 보존되고 존속될수 있게 된 에너지 발현체의 질서상태정보 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명체: DNA를 기반으로 자기형태정보를 존속하려는 지향성체 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명의 숙명적 목적: 자기형태규칙성정보존속 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">물질에 작용하는 모든 자연적인 현상이 어떻게 시작해서 어떻게 전개되어 어떻게 끝날지는 그것의 본질적 근간인 물질에 작용하는 법칙을 이해함으로써 설명하고 예측될수 있다. 마치 만유인력의 법칙으로부터 태양계의 괘도를 이해하여 지구가 어디서 어디로 이동하는지를 설명하고 예측하듯이 말이다. 마찬가지로 생명체에 작용하는 현상의 경우에는, 그것이 어떻게 시작해서 어떤 방향으로 전개되어 어떻게 끝날지를 설명하고 예측하려면 그것의 본질적 근간인 생명의 목적을 이해 하여야만 할 것 같다. 그리고 그 생명체에 본질이 앞서의 해석과 같다면(즉, 그것이 자기규칙성정보존속이라면) 또는 앞서의 해석이 진실이기 위해서는, 생명의 시작과 생명의 과정과 생명의 끝에 대한 현상들 역시 앞서의 해석을 통한 이해를 바탕으로 일관성 있게 설명되고 예측될수 있어야만 할 것이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명체가 가지고 있는, DNA를 기반한 자기규칙성정보존속의지는 앞서 말한 생명을 물질과 근본적으로 구분 지을 수 있는, 생명의 본질적인 특성이다. DNA를 기반으로 자기형태정보를 유지하고 전달하여 존속할수 있는 (그래서 엔트로피를 좀더 효과적으로 극대화 시킬수 있는)생명체는 특성상 존속과정에서 추가적으로 발생할 수 있는 다른 종류의 자기형태정보까지 흡수하고 수용할수 있다. 그 정보가 지구의 엔트로피를 극대화 시키는데 유리하게 작용하는 것이라면 더욱 그러하다. 이런 형태의 지향성이 작용하는 생명체는 충분한 시간과, 자연선택과, 돌연변이 현상을 통해서 엔트로피를 극대화 할수 있는 종류의 DNA정보를 조금씩 축적할수 있었으며 ‘진보’할수 있게 되었다. 엔트로피 법칙에 의해서 에너지 무질서도가 점점 증가하는 방향으로 진행된다고 한다면, 이런 진화의 과정을 통해서 DNA에서의 질서정보가 점점 증가하는 방향으로 진행된다. 지구의 에너지는 점점 무질서한 쓸모없는 방향으로 진행된다면, 무질서화 속도를 증가시키기 위한 생명체의 질서는 점점 정교화 되는 것이다. 그러나 다행히도 지구에는 태양이 계속 에너지를 공급해 주고 있기 때문에 생명체에 의해서 지구가 모든 가용에너지 소모되어 완전무질서화 되는 걱정은 당분간은(한 몇십억년) 하지 않아도 된다. 아무튼 이것이 다름아닌 진화이며, 생물체들이 가지고 있는 놀라울 정도의 복잡하고 정교한 특성들 대부분이 이 진화로부터 설명이 될수 있으며, 아직은 명쾌하지 않은 것들도 결국에는 그렇게 될것으로 믿어 의심치 않는다. (다만, 진화론이 설명하는 것은 생명체의 복잡, 다양성이지, 생명체의 기원은 아니다.) <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">진화: 우연을 통한 생명체의 복잡성 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">DNA상의 돌연변이 누적과정이라고 까지 할수도 있는 진화는 (DNA 발생을 가정한 상태에서)그 자체로는 필연이지만, 그 방향은 그것에 어떤 목적이나 지능이 작용하지 않는 우연이다. 우연은 언제든지 발생할수 있는 것이나 그런 우연만으로 형성될수 있는 질서의 정교성에는 한계가 있다. 그러나 그런 우연이라 할지라도, 그 우연이 우연에 우연의 형태로 누적될수만 있게 된다면, 그런 상태에서 시간만 충분히 주어진다면 필연적으로 대단히 정교한 질서가 형성될수 있는 것이다. 그리고 그 우연의 질서가 누적되는 것을 가능하게 하는 것이 이 DNA다. 생명체는 정보의 보존과 나아가 축적까지 가능한 DNA를 기반으로 하기때문에, 시간이 지남에 따라 생명체에 진화가 일어날수 있는 것이고, 심지어 가변적인 지구 환경을 고려했을 때 생명체에는 진화가 일어나는 것이 더 자연스럽다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">그러나 그런 진화가 이뤄지는 방향이나 과정은 다분히 우연적이다. 생명체의 DNA 정보는 전달되는 과정에서의 오류로 때로는 ‘우연히도’ 상당히 다른 형태의 정보로 다음 대에 전달이 될수도 있다. 이런 돌연변이 DNA정보는 대개 (주변 환경으로부터의 개체 존속력이 어느정도 검증되고 보장된)기존의 DNA정보 보다 열등한 것일 가능성이 높아서 기존 생명체 보다 생존과 번식에 실패할 가능성 역시 높다. 그러나 때로는 그 돌연변이 DNA정보가 ‘우연히도’ 주변환경에 맞아떨어져서 생존과 번식에 성공하게 되는 돌연변이 개체가 있을수가 있으며, 나아가 충분한 시간을 두고라면 기존의 개체보다 더 번성하게 되는 돌연변이 개체 역시 나올 수 있다. 어찌되었건 생명체의 생존과 번식 정도는, 자신이 물려받은 DNA가 주변환경에서 얼마나 생존과 번식에 유리한가에 의해 달려있기 때문이다. 이런 과정들이 지구상에서 수십억년 진행되었는데, DNA는 돌연변이를 통해서 변화할수 있었고, DNA는 자연선택에 의해서 생존과 번식에 유리한 개체만 번성할수 있었다. 그리고 DNA가 생존과 번식에 유리하게끔 변화된 성공한 개체들 중에서는 때로는 정교하고 복잡한 형태와 행동을 보이는 생명체도 발생할수 있었다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">이런 진화과정의 작용으로 태초의 단순한 형태의 생명체는 시간이 지나면서 서서히 자연스럽게 다세포를 이루기도 하고, 때로는 양성생식을 하고, 광합성을 하기도 하고 신경세포를 만드는 등의 다양한 형태로 발현되었다. 그리고 이런 진화 과정을 통해 생명체의 DNA 정보는 점점 더 효율적으로 지구의 엔트로피를 극대화 시킬 수 있는 정보를 담는 방향으로 진행되었다. 이런 생명체들의 지구적인 활동들은 실제로도 지구의 엔트로피를 극대화 하는데 아주 획기적인 영향을 끼쳤을 것이다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">정리하면, 물질 본연의 엔트로피를 최대로 빨리 생성시키려는 성질(목적)이 지구환경과 맞아 떨어져서 드물게 규칙정보가 발생하였는데, 생명체는 그렇게 발현된 자기 형태의 규칙성 정보를 (어떤 ‘의지’의 산물인지도 모르는) DNA를 통해 존속시킬수까지 있는 존재들이다. 이런 태초의 생명체는 오랜 시간의, DNA정보 존속 및 축적과정인 진화를 통해서 자연스럽게 다양하고 정교화 되었다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">진실: 지금도 앞으로도 틀릴 가능성이 없는 확고하게 안정적인 관념 <div></div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> <div> </div></div> <div style="line-height:150%;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">생명과 물 <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">본류에서 벗어난 이야기 일 수도 있지만, 물은 생명에게 대단히 특별한 물질이다. 모든 생명은(적어도 우리가 아는 범위 내에서)물을 지니고 있다. 그리고 모든 생명은 생명활동을 하기 위해서는 반드시 물이 있어야 하고 물이 없으면 생명활동은 중지되거나 종료된다. 미생물 수준에서라면 초고저온, 초고압, 초산성, 심지어 산소없는 환경에서도 살아가는 생물이 있지만, 물 없이 살아가는 생물은 미생물에서 조차 단 한종류도 없다. 이런 의미에서 물은 생명과 물질간을 구분짓는 것의 시작인 엔트로피 극대화 이론과 직접적으로 관련이 있을지도 모르겠다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal">이런 입장은 ‘물은 답은 알고 있다-에모토 마사루’라는 책에 어렴풋이 언급이 되었다. 이 책에 따르면 물은 지역마다 얼때의 결정 모양이 다르고, 같은 물이라 할지라도 음악이나 말 그리고 글이나 그림 자극의 종류에 따라, 결정 형태가 다르게 나타난다. 그리고 그 모양은 부정적인 내용의 자극에서는 이그러 지고, 긍정적인 내용의 자극에서는 균형을 갖춘다. 저자는 이런 관찰로부터 물이 의식을 인식할수 있다고 간주하고, 이것이 어떻게 가능한지에 대한 놀라운 논리를 펼친다. 이 책은 물이 곧 생명이라는 말이 수식이 아니라 정말 생명 그자체라는 뜻도 담고 있다. 이 책의 결론 자체는 굉장히 참신하고 명료하며, 생명을 넘어 의식에 대한 본질적인 의문에 대한 실마리는 제공하지만 아쉽게도 그 근거라든지 논리가 비약적이고 주관적이기 때문에 별로 참고할 만한 것은 아닐 듯 하다. <div></div></div> <div style="line-height:150%;text-indent:18.25pt;margin:0cm 0cm 0pt;" class="MsoNormal"> 그러나 그것 아니라도 물은 분명 특별한 물질이다. 지구 표면의 70%를 덮고 있어 아주 흔한, 그래서 평범해 보일수도 있는 물에는 다른 물질들과 비교했을 때 대단히 특별한 성질들이 많이 있다. 우선 물은 어는 점과 끊는 점이 유별나게 높아서 지구에서 유일하게 고체형태(얼음)의 밀도가 액체형태(물)의 밀도보다 낮은 물질이며 지구에서 유일하게 상온에서 고체, 액체, 기체가 모두 관찰되는 물질이다. 물은 지구에 있는 거의 대부분의 물질을 녹일수 있는 용해성을 가지고 있는 물질이기도 하다. 우리가 깨끗한 걸로 알고 마시는 보통의 물에도 사실 각종 물질이 녹아있다. 또한 물은 지구에서 수은을 제외하고 표면장력이 가장 센 물질이며 지구에서 증발, 융해열이 가장 높은 물질이다. 또한, 물은 지구에서 암모니아를 제외하고 비열이 가장 높은 물질이며, 마지막으로 물은 지구 표면에서 가장 풍부한 물질이다. 물의 이런 다양하고 독특한 특징들을 보면 물은 지표면에 있는 모든 물질들 중에서도 지구의 엔트로피를 극대화 시키는데 가장 효과적인 물질인도 모르겠다는 생각이 든다. 나아가 생명이 물을 기반으로 탄생하게 된 이유도 이런 물이라는 물질의 이런 특별한 지위로부터 그 설명의 실마리를 찾아가야 하는 것이 아닌가 한다. <div></div></div>

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[1] 2014/10/22 17:47:54 175.125.***.20 Phil 560689
[2] 2014/10/22 21:47:38 220.118.***.249 Bede 565113

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