Against Many Worlds

당신이 영화를 보고 있다고 상상해 보세요. 하지만 화면에 단 하나의 이야기가 펼쳐지는 대신, 등장인물이 선택을 할 때마다 영화가 수십억 개의 서로 다른 버전으로 갈라집니다. 어떤 버전에서는 영웅이 승리하지만, 다른 버전에서는 영웅이 발이 걸려 넘어지고, 또 다른 버전에서는 영웅이 아예 나타나지도 않습니다. 이것은 양자 물리학의 "다세계(Many Worlds)" 해석 뒤에 숨겨진 기발한 아이디어입니다. 이 이론은 우주가 단 하나의 경로만을 따르는 것이 아니라, 모든 가능한 경로를 동시에 따라 거대한 가지를 치는 나무처럼 현실을 만들어낸다고 제안합니다.

하지만 여기에 까다로운 문제가 있습니다. 우리의 실제 삶에서는 이 모든 가능성이 똑같이 일어나는 것을 보지 못한다는 점입니다. 동전을 던지면 앞면이 50%, 뒷면이 50%의 확률로 나옵니다. 이렇게 어떤 일이 일어날 가능성이 높은지를 알려주는 특정한 레시피를 "본 규칙(Born rule)"이라고 부릅니다. 본 규칙은 과학자들이 양자 역학의 수학을 어떻게 실제 세계의 예측으로 바꿀 수 있는지 알려주는 황금률입니다. 이 규칙이 없다면, 양자 이론은 실험실에서 실제로 무엇을 보게 될지 알려줄 방법이 없는, 그저 방정식들의 집합일 뿐입니다. 큰 질문은 이것입니다. 만약 다세계 아이디어가 사실이라면, 이 레시피는 어디에서 오는 것일까요? 왜 어떤 우주의 가지들은 다른 가지들보다 더 "실제적"이거나 일어날 가능성이 높게 느껴지는 것일까요?

두 명의 철학자, 에밀리 애들럼(Emily Adlam)과 제이콥 바란데스(Jacob Barandes)는 이 문제에 대해 심도 있게 검토했습니다. 그들은 다세계 해석이 상자 안에 갇혀 있다고 주장합니다. 그들은 당신이 아무리 노력하더라도 다세계 우주의 규칙만을 사용하여 본 규칙을 설명할 수는 없다고 말합니다. 그들은 과학자들이 보통 무언가를 설명할 때 사용하는 세 가지 주요 방식—규칙으로 그냥 정해버리기, 논리로 증명하기, 또는 과거의 패턴을 바탕으로 추측하기—을 테스트했고, 세 가지 방식 모두 막다른 길에 다다랐음을 발견했습니다. 그들의 결론은, 만약 당신이 다세계를 믿는다면, 왜 우주가 우리가 관찰하는 특정한 확률 규칙을 따르는지에 대해 정당화할 방법이 없으며, 이는 곧 이 이론이 현실에 대한 유효한 설명이 아닐 수도 있음을 의미한다는 것입니다.

잠겨 있는 세 개의 문

저자들은 세 개의 문이 있는 게임을 설정했습니다. 다세계 이론을 작동시키려면, 본 규칙을 설명하기 위해 이 문 중 하나를 통과해야 합니다. 하지만 그들은 모든 문이 꽉 잠겨 있다고 주장합니다.

문 1: "그냥 그렇다고 치는" 규칙 (공리적 접근법)
당신이 비디오 게임을 만들고 있다고 상상해 보세요. 당신은 세상의 코드를 작성하고, 그다음 규칙을 하나 추가합니다: "플레이어는 90%의 확률로 항상 승리한다." 당신은 그냥 게임 코드에 그 규칙을 써넣을 수 있습니다. 과학에서 이것을 "공리(axiom)"라고 부르며, 증명 없이 그냥 받아들이는 시작 규칙입니다.

저자들은 다세계 이론에는 이 규칙을 넣을 자리가 없다고 말합니다. 이 이론은 갈라지는 가지들로 이루어진 단순하고 매끄러운 파동에서 시작됩니다. 이 가지들은 기본적인 구성 요소가 아닙니다. 그것들은 마치 흙에서 자라나는 나무와 같습니다. 당신의 기본 코드가 오직 흙과 비만을 묘사한다면, 당신은 그 나무에 대해 "이 나무들은 반드시 노란색이어야 한다"라는 규칙을 쓸 수 없습니다. 관찰자가 존재하는 "가지"들은 나중에 생겨나는 것들일 뿐입니다. 만약 당신이 본 규칙을 기초적인 시작 규칙으로 추가하려고 한다면, 그것은 기초를 놓기도 전에 지붕에 페인트를 칠하며 집을 지으려는 것과 같습니다. 그것은 이론의 구조와 맞지 않습니다.

문 씨: "논리 퍼즐" (연역적 접근법)
이것은 "풀이 과정을 보여라"라는 문입니다. 당신은 게임의 기본 규칙에서 시작하여, 순수 논리를 통해 플레이어가 반드시 90%의 확률로 승리해야 함을 증명합니다. 단순히 "그것은 규칙이다"라고 말하는 것이 아니라, 그것을 도출해내야 합니다.

저자들은 여기서 거대한 난관을 지적합니다. 시작할 숫자가 없다면 논리 퍼즐에서 "50%"와 같은 숫자를 얻어낼 수 없습니다. 다세계의 기본 규칙은 모두 매끄럽고 결정론적인 파동에 관한 것입니다. 시작 코드에는 "우연"이나 "운"이 내장되어 있지 않습니다. 이것은 설탕이나 코코아를 전혀 넣지 않고 오직 밀가루와 물만 사용하여 초콜릿 케이크를 굽는 것과 같습니다. 아무리 열심히 섞어도 초콜릿 맛은 나지 않을 것입니다.

어떤 이들은 "합리성"이나 "의사결정 이론" 같은 외부의 조력자를 끌어들여 이를 해결하려 합니다. 그들은 "만약 당신이 똑똑하고 합리적인 사람이라면, 본 규칙이 사실인 것처럼 베팅해야 한다"라고 말합니다. 하지만 저자들은 이것이 함정이라고 말합니다. 왜 합리적인 사람이 그런 방식으로 베팅해야 할까요? 보통 우리는 더 자주 이기기 위해서 그렇게 베팅합니다. 하지만 더 자주 이기는 법을 알기 위해서는 먼저 확률을 알아야 합니다! 이것은 순환 논리입니다. 당신은 확률을 사용해야 한다는 것을 증명하기 위해 확률이 필요합니다. 이것은 아직 교정되지 않은 자로 자신을 측정함으로써 자신이 키가 크다는 것을 증명하려는 것과 같습니다.

문 3: "추측 게임" (귀납적 접근법)
이것은 "경험으로부터 배운다"는 문입니다. 우리는 과거를 봅니다: "어제 동전이 앞면이 50%의 확률로 나왔으니, 내일도 아마 그럴 것이다." 우리의 일반적인 세상에서는 이것이 아주 잘 작동합니다. 세상은 대개 일관적이기 때문입니다.

하지만 다세계 우주에서는, 모든 것이 일어납니다. 만약 당신이 동전을 10억 번 던진다면, 어떤 가지에서는 계속 앞면만 나오고, 어떤 가지에서는 계속 뒷면만 나오며, 어떤 가지에서는 앞면, 뒷면, 다시 앞면, 뒷면 순서로 나옵니다. 모든 가능한 패턴이 어딘가에 존재하기 때문에, 과거를 보는 것은 미래를 예측하는 데 도움이 되지 않습니다. 사실, 저자들은 다세계 우주에서 "미래"란 모든 가능성이 뒤섞인 거대한 혼돈이라고 주장합니다. 귀납법이 작동하게 하려면, "우리는 동전이 정상적으로 작동하는 가지들만 살펴봐야 한다"라는 특별한 규칙을 추가해야 합니다. 하지만 그것은 본 규칙을 뒷문으로 몰래 다시 집어넣는 것에 불ло입니다! 그것은 마치 "나는 당첨된 복권만 골라서 본다"라고 말한 뒤, 복권을 예측할 수 있다고 주장하는 것과 같습니다.

존재하지 않는 "네 번째 길"

저자들은 이 문제를 해결하기 위한 "네 번째 길"이 있는지도 고려합니다. 어쩌면 "나" 또는 "불확실성"과 같은 단어의 의미를 바꾸면 해결될지도 모릅니다. 하지만 그들은 매우 회의적입니다. 그들은 단어의 정의를 바꾸는 것이 실제 수학 문제를 해결하지 못한다고 주장합니다. 그것은 고장 난 자동차 엔진을 고치기 위해 피스톤을 "날개"라고 이름을 바꾸는 것과 같습니다. 엔진은 여전히 돌아가지 않습니다.

결론

논문은 다세계 해석이 막혀 있다고 결론짓습니다. 다세계 해석은 본 규칙을 단순히 선언하거나, 증명하거나, 혹은 추측함으로써 설명할 수 없습니다. 저자들은 이것이 단순한 기술적 결함이 아니라 근본적인 벽이라고 제사합니다. 만약 당신이 왜 우주가 확률 규칙을 따르는지 설명할 수 없다면, 그 이론은 현실에 대한 유효한 설명이 아닐 수도 있습니다.

그들이 이 이론이 확실히 틀렸다고 말하는 것은 아닙니다. 다만 아직 아무도 해결하지 못한 "치명적인 결함"이 있다고 말하는 것입니다. 누군가가 단순히 본 규칙을 만들어내는 것이 아니라, 다세계의 구조로부터 본 규칙을 이끌어낼 방법을 찾기 전까지, 이 이론은 미완성 상태로 남을 것입니다. 이것은 마치 모든 거리의 모습이 담긴 도시 지도를 가지고 있지만, 당신이 실제로 어떤 길을 걷고 있는지 알려줄 방법은 없는 것과 같습니다. 그것이 없다면, 그 지도는 집으로 가는 길을 찾는 데 전혀 유용하지 않습니다.