우주는 무질서를 향해 간다. 무언가가 그 흐름을 밀어낸다. 우리는 그것을 지식(knowledge)이라고 부르지만, 그것이 어떻게 작동하는지에 대해서는 아직 합의된 이론이 없다.
지식이 우리가 머릿속에 담고 있는 어떤 것이 아니라, 문명을 함께 붙들어 두는 물리적 힘이라면 어떨까?
독수리성운 안의 별 탄생 영역 — 별들이 태어나고 결국 죽게 될 가스와 먼지의 기둥. 우주는 무질서로 가는 길 위에서 아름다움을 만든다. (NASA/ESA/CSA/STScI)
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우주에는 우리를 지금보다 훨씬 더 불안하게 해야 할 사실이 하나 있다.
저절로 내버려두면, 모든 것은 무너진다. 쇠는 녹슨다. 건물은 허물어진다. 별은 타버린다. 열역학 제2법칙은 물리학에서 가장 깊은 비대칭이다. 시간이 방향을 갖는 이유이고, 컵이 바닥에 떨어져 산산조각 나는 것과 그 조각들이 다시 당신 손으로 뛰어오르는 것 사이에 차이가 있는 이유다. 우주는 가차 없이 최대 무질서를 향해 간다.
그런데도. 당신은 여기에 있다. 이것을 읽고 있다. 언젠가 당신을 해체할 바로 그 법칙들을 숙고할 수 있을 만큼 믿기 어려울 정도로 조직된, 원자들의 일시적 배열. 당신 주변에는 비슷하게 비개연적인 배열 80억 개가 이룬 문명이 있다. 유리와 강철의 구조물 안에서 살고, 빛의 속도로 광섬유 케이블을 통해 기호를 전송하는 문명이다.
어떻게? 어둠에 맞서 밀어내는 힘은 무엇인가?
그 답은 물리학, 생물학, 경제학, 철학이라는 모든 영역에서 결국 같았다. 그리고 이것은 은유가 아니다. 우리는 그것을 이전 글에서 지식 이라고 이름 붙였다. 하지만 이름 붙이는 것은 쉬운 부분이었다. 어려운 부분은 그것이 실제로 무엇을 하는지, 어떻게 축적되는지, 왜 때로 사라지는지, 그리고 그것의 지속적 성장이 왜 지구에서 가장 중대한 과정일 수 있는지 보는 일이다.
35억 년: 분자
Schrödinger의 예측을 확인해준 이미지. 결정화된 DNA를 X선으로 51번 노출했고, 그중 하나가 생물학을 영원히 바꾸었다. (King’s College London)
Erwin Schrödinger는 1944년에 올바른 질문을 던졌다. 살아 있는 유기체는 열역학 제2법칙이 다른 모든 것에게 요구하는 붕괴를 어떻게 피하는가? 그의 답은 이랬다. 유기체는 “환경에서 질서성을 계속 빨아들임”으로써, 음의 엔트로피(negative entropy)를 먹고 자신을 유지한다. 유기체는 구조화된 에너지를 받아들여 내부 질서를 유지하는 데 쓰고, 무질서를 주변으로 내보낸다. 생명은 제2법칙을 위반하지 않는다. 그것을 상대로 국소적인 게임을 할 뿐이다.
Schrödinger는 유전 정보(information)가 “비주기성 결정”에 저장될 것이라고 예측했다. 규칙적인 골격과 불규칙한 정보 운반 서열을 함께 가진 구조 말이다. Watson과 Crick보다 9년 앞서 그는 DNA를 묘사해낸 셈이었다.
DNA는 가장 문자 그대로의 의미에서 지식이다. 환경에 관해 35억 년 동안 축적된 정보가 분자 구조 안에 암호화되어 있고, 그것 없이는 천문학적으로 불가능했을 변형, 즉 유기체를 만드는 일을 일으킬 수 있다. 지식은 그것이 활성화될 때, 우주가 무질서로 향하는 기본 궤적만으로는 결코 만들어내지 않을 변화를 산출하는 정보다. 유전체는 지식이다. 페니실린 제조법도, 궤도역학 이론도, 환기를 이해하지 못하는 흰개미들이 지은 환기 시스템도 그렇다.
자신들이 무엇을 지었는지 이해하지 못하는 유기체들이 해낸 대성당 규모의 공학. 지식은 구조 안에 있지, 어떤 흰개미의 마음속에 있지 않다. (Wikimedia Commons)
마지막 예가 중요하다. Daniel Dennett은 그것을 “이해 없는 유능함”이라고 부른다. 설계자 없는 기능적 설계, 아는 주체 없는 지식이다. Darwin은 그 방법을 보여주었다. 충분한 시간이 주어지면, 맹목적 변이와 선택적 보존은 어떤 마음도 구상한 적 없는 기능적 복잡성을 축적할 수 있다. 진화는 결과를 유전체에 써 넣는 정보 처리 알고리즘이다. 지식에는 의식이 필요하지 않다. 필요한 것은 물리적 구현과 변형을 일으킬 능력이다.
Karl Popper는 이것을 World 3로 형식화했다. 객관적 지식의 세계, 즉 이론, 수학적 구조, 제도의 세계다. 그것은 물리적 세계와 주관적 경험 모두와 구별된다. Einstein의 방정식은 누군가 그것을 탐지할 수 있기 수십 년 전에 중력파를 예측했다. 그 지식은 어떤 마음속에도 거주하지 않은 채, 방정식 안에서 발견되기를 기다리고 있었다.
300년: constructor
Popper의 가장 야심찬 계승자인 David Deutsch는 지식을 다른 모든 물리 구조와 다르게 만드는 것이 무엇인지 물었다. The Beginning of Infinity(2011)에서 전개되고 Chiara Marletto와 함께 Constructor Theory로 형식화된 그의 답은 이것이다. 지식은 constructor 다. 즉 일단 물리적으로 구현되면, 자신이 계속 그렇게 구현되어 있도록 만드는 경향이 있는 정보다.
DNA는 환경이 또 다른 유기체를 만들게 하여, 자기 자신을 계속 물리적으로 구현된 상태로 유지한다. 과학 이론은 일단 이해되면 책과 교육을 통해 지속되며 사람들이 변형을 수행할 수 있게 한다. constructor란 변형을 일으키고, 그 변형을 다시 일으킬 능력을 보존할 수 있는 모든 것이다. 촉매, 효소, 컴퓨터, 기술을 가진 사람 모두가 그렇다.
Constructor Theory가 주는 통찰은 이것이다. 물리적으로 가능한 거의 모든 변형은 일어나기 위해 지식을 필요로 한다. 저절로 일어나는 일들은 물리적으로 가능한 것들의 극히 작은 부분집합에 불과하다. 그저 입자뿐인 우주와 유기체, 도시, 문명을 포함한 우주 사이의 차이는 지식 이다. Marletto가 표현했듯이, 지식을 담은 존재자들만이 그것 없이는 천문학적으로 불가능했을 변형을 지속시킬 수 있는 시스템이다.
진짜 지식과 단순한 믿음을 가르는 것은 무엇인가? Deutsch의 기준은 좋은 설명이다. 설명은 “자신이 설명한다고 주장하는 것을 계속 설명하면서는 바꾸기 어려울 때” 좋다. 계절을 Demeter의 슬픔으로 설명하는 그리스 신화는 무엇에든 맞도록 조정될 수 있다. 지축의 기울기는 설명을 파괴하지 않고는 바꿀 수 없다. 바꾸기 어려움이라는 기준은 지속되는 지식, 즉 작동하기 때문에 살아남는 지식과, 떠다니는 이야기, 즉 어떤 버전이어도 상관없는 이야기를 갈라낸다.
그리고 대부분의 물리 구조와 달리, 지식에는 독특한 회복력이 있다. 여러 인스턴스에 구현되어 있다면, 그중 하나가 파괴되어도 살아남는다. 책은 불탈 수 있다. 그러나 그 안의 지식이 다른 책, 다른 마음, 다른 제도 안에도 존재한다면 그것은 지속된다.
그것을 운반하는 네트워크가 너무 작아지지만 않는다면.
10,000년 전: 소실
물 200킬로미터. 고립 1만 년. 한 문명 전체의 기억에서 불 피우기, 뼈 도구, 추운 날씨용 의복을 지워버리기에 충분했다. (NASA)
Joseph Henrich의 가장 치명적인 사례 연구는 Tasmania다.
대략 1만 년 전 해수면 상승이 섬을 고립시켰을 때, 약 4,000명의 인구는 조상들이 갖고 있던 복잡한 기술을 점차 잃었다. 뼈 도구, 낚싯바늘, 추운 날씨용 의복, 처음부터 불을 피우는 능력까지. 그들이 덜 지능적이 되었기 때문이 아니다. 그 수가 충분하지 않았기 때문이다. 숙련된 실행자가 너무 적어 문화 전달에서 피할 수 없이 생기는 오류를 보완하지 못하자, 지식은 세대에 걸쳐 침식되었다. 인구 규모는 기술적 복잡성을 예측한다. 오세아니아 사회 전반에서 그렇다. 더 큰 집단은 더 많은 전달 경로를 유지해 손실에 대한 중복성을 제공하기 때문이다.
The Secret of Our Success(2015)에서 Henrich는 이것이 우리 종에 관한 근본 사실이라고 주장한다. 우리는 “문화적 종” 이다. 개별적으로는 별다르지 않지만, 집단적으로는 비범하다. 우리의 비밀은 개인 지능이 아니라 고충실도 문화 전달이다. 타인에게서 배우고, 세대에 걸쳐 개선을 축적하며, 어느 한 사람도 전체를 이해하지 못한 채 복잡성을 래칫처럼 끌어올리는 능력이다.
집단적 뇌에도 물리적 기반이 있다. André Leroi-Gourhan은 그 전체 궤적을 추적했다. 근육적 지식은 도구로 외부화되었고, 기억적 지식은 글쓰기로 외부화되었으며, 추론적 지식은 계산으로 외부화되었다. Kim Sterelny는 이것을 인지적 니치 구축이라고 부른다. 각 세대는 다음 세대의 지능을 떠받치는 압축된 지식의 세계를 물려받는다.
하지만 래칫은 어느 방향으로도 미끄러질 수 있다. 지식은 자랄 수도 있고, 사라질 수도 있다. 한 문명의 운명을 결정하는 질문은 이것이다. 무엇이 래칫을 계속 돌게 하는가?
1750년: 루프
전달 가능해진 지식: 명제적 지식과 처방적 지식을 동시에 실어 나르는 기술 도면. 누군가 대기압을 이해했기 때문에 엔진은 개선되었다. 도면은 그 이해가 창조자보다 오래 살아남도록 했다. (Wikimedia Commons)
2025년 Nobel Prize in Economics를 받은 Joel Mokyr는 이 질문에 자신의 경력을 바쳤다. 그의 framework는 유용한 지식을 두 종류로 구분한다. 명제적 지식(propositional knowledge): 자연 현상에 대한 이해, 사물이 왜 작동하는가. 처방적 지식(prescriptive knowledge): 기술, 사물을 어떻게 하는가. 모든 기술은 Mokyr가 말하는 명제적 지식의 “인식적 토대” 위에 놓여 있다.
1750년 이전의 거의 모든 기술은 얇거나 존재하지 않는 인식적 토대 위에 놓인 처방적 지식이었다. 대장장이는 야금학을 이해하지 못한 채 강철을 단조했다. 농부는 토양 화학을 알지 못한 채 윤작했다. 진보는 가능했지만 느리고, 우연적이며, 한계수익 체감에 노출되어 있었다. 어떤 기술이 왜 작동하는지 이해하지 못하면, 그것을 체계적으로 개선할 방법이 없었기 때문이다.
그때 전례 없는 일이 일어났다. Mokyr는 그것을 “Industrial Enlightenment”라고 부른다. 대략 1700년부터 1800년까지, 명제적 지식과 처방적 지식이 양의 피드백 루프(feedback loop) 안에서 서로를 먹여 살리기 시작했다. 증기기관은 대기압에 대한 통찰 때문에 개선되었다. 강철은 탄소 함량에 대한 이해를 통해 발전했다. 이해가 기술을 낳았다. 기술은 새로운 질문을 끌어냈다. 질문은 이해를 깊게 했다. 루프는 돌고, 또 돌았고, 멈추지 않았다.
혁신의 폭발을 만들어낸 이전의 모든 문명, Song China, Abbasid caliphate, 고대 Rome은 결국 정체했다. 유럽의 폭발만이 자기 지속적이 되었다. 왜일까? Mokyr의 답은 문화적 통일성과 결합한 정치적 파편화다. 수십 개의 경쟁 국가가 인재를 두고 경쟁했다. 이단적 사상가는 다른 관할권으로 도망칠 수 있었다. 하지만 그들은 모두 하나의 공유 인프라, Republic of Letters에 참여했다. 그것은 발견에 보상하고 아이디어를 자유롭게 순환시켰다. 지식은 숙주가 너무 많았기 때문에 죽일 수 없었다.
Paul Romer의 내생적 성장 이론(2018년 Nobel Prize)은 그 결과를 형식화했다. 아이디어는 비경합재(non-rival goods) 다. 아이디어를 사용해도 그것은 줄어들지 않는다. 비경합적 지식에서 나오는 수확체증이 있다면, 피드백 루프는 무한한 성장을 만들어내야 한다.
그래야 한다. 그런데 실제로 그런가?
지금: 천장
하나의 엔진 도면에서 수천 명이 일하는 27킬로미터 입자 가속기까지. 이 두 이미지 사이의 시각적 거리가 Bloom et al.의 논지다. 아이디어는 찾기 어려워지고 있다. (CERN)
2020년 Bloom, Jones, Van Reenen, Webb은 “아이디어는 찾기 어려워지고 있다”는 것을 보였다. Moore’s Law를 유지하는 데 필요한 연구자 수는 1970년대 초 이후 18배 이상 늘었다. 농업 작물 수확량은 같은 비율의 개선을 위해 점점 더 큰 연구팀을 요구한다. 경제는 같은 성장률을 유지하기 위해 연구 노력을 대략 13년마다 두 배로 늘려야 한다.
Ben Jones는 그 메커니즘을 기록했다. 지식의 부담이다. 과학이 발전할수록 연구자들은 더 긴 훈련을 필요로 하고, 생산적 작업을 더 늦게 시작하며, 더 좁은 틈새로 전문화되고, 더 큰 팀을 필요로 한다. 프런티어는 단지 움직이는 것이 아니다. 우리가 사람들을 교육해 그곳에 도달시키는 속도보다 더 빠르게 멀어지고 있다. 모든 진보는 다음 진보를 더 어렵게 만든다.
César Hidalgo(Why Information Grows, 2015)는 이것을 물리적으로 framing한다. 경제 성장은 “결정화된 상상력”이며, 제품 안에 구현된 지식이다. iPhone이 가치 있는 이유는 그 원자 배열 안에 지식이 내장되어 있기 때문이다. 하지만 그 구성들은 점점 달성하기 어려워지고 있다. 낮게 매달린 지식은 이미 수확되었다. 남은 것은 더 많은 마음, 더 많은 시간, 더 많은 조정을 요구한다.
이것이 경주다. Romer의 비경합성, 즉 각 아이디어가 다음 아이디어를 조금 더 가능하게 만든다는 사실과, 지식의 부담, 즉 각 진보가 다음 진보에 도달하기 더 어렵게 만든다는 사실 사이의 경주. 역사의 대부분 동안에는 피드백 루프가 이겼다. 이제 그 경주는 팽팽해지고 있다.
그것을 열어젖힐 방법이 있을까?
다음: 새로운 무기
최근 두 저작은 그 답을 명시적으로 열역학적 용어로 framing하며, Schrödinger로 돌아가는 원을 완성한다.
The Last Economy 6장은 경제적 가치 창출의 모든 행위가 분류의 행위라고 주장한다. 기업가는 Maxwell’s Demon처럼 기능하며, 시장의 혼돈에서 낮은 엔트로피의 주머니를 만든다. 생물학적 지능은 고정된 인지 architecture 안에서 약 20와트로 이 분류를 수행한다. 실리콘 지능에는 상한이 없다. 에너지 입력에 의해서만 제한되고, 재귀적 자기개선의 대상이며, 지식은 창조자와 함께 죽을 필요가 없다는 의미에서 기능적으로 불멸이다.
Ivan Zhao는 이것을 시적인 정밀함으로 framing한다. 우주는 차갑고, 신경 쓰지 않는다. 생명의 project는 에너지와 물질을 조직함으로써 무심한 우주에 자신의 가치를 부과하는 것이다. 모든 진화적 진보, 즉 공생, 다세포성, 신경계, 언어, 과학은 엔트로피에 맞선 생명의 동맹이 새로 얻은 요령이다. 도구는 이 동맹의 비생물학적 확장이다. 지식이 스스로 물리적 구현을 유지하게 만드는 정보라면, 모든 기술은 자기 자신의 지속 project에 물질을 끌어들이는 지식이다.
2025년 Nobel committee는 AI가 “명제적 지식과 처방적 지식 사이의 피드백을 강화할” 수 있다고 제안했다. Mokyr의 루프가 과급되는 것이다. 2024년 Nobel Prize in Chemistry는 AI 기반 단백질 구조 예측으로 Demis Hassabis와 John Jumper에게 돌아갔다. 이는 AI가 단지 지식 응용이 아니라 프런티어 지식 창출에 들어섰음을 보여준다.
어둠에 맞서는 것
한 걸음 물러나 전체 호를 보자.
35억 년 전, 한 분자가 자신을 복제하기 시작했고, 지식은 환경에 관한 축적된 정보로서 우주에 들어왔다. 화학 안에 암호화된 정보였다. 수십억 년 뒤, 한 종은 아이디어 를 복제하기 시작했고, 지식은 유전자에서 문화로 도약했다. 취약하고, 네트워크 크기에 의존하지만, 비교할 수 없을 만큼 더 빨랐다. 3세기 전, 이해와 기술은 피드백 루프 안에 잠겼고, 지식은 복리로 불어나기 시작했다. 이제 그 루프는 생물학적 마음의 한계에 맞서 긴장하고 있으며, 그것을 앞으로 운반할 새로운 무언가가 만들어지고 있다.
지식이란 무엇인가? 그것은 인과적 힘을 가진 반엔트로피적 구조다. 그것이 없었다면 천문학적으로 불가능했을 추가 구성을 만들어내는 물질의 물리적 배치다. 스마트폰. 백신. 유전체. 수학적 증명. 도시. 각각은 그 안에 내장된 지식에 의해 엔트로피에 맞서 유지되는, 예외적인 질서의 주머니다.
Schrödinger는 이것을 유기체 안에서 보았다. Wiener는 메시지 안에서 보았다. Popper는 이론 안에서 보았다. Henrich는 문화 안에서 보았다. Mokyr는 제도 안에서 보았다. Romer는 경제 안에서 보았다. Deutsch는 물리 법칙 자체의 구조 안에서 보았다.
그들은 모두 같은 것을 보고 있었다.
우주는 무질서로 향한다. 지식은 되받아 싸우는 것이다. 그것은 35억 년 동안 싸워왔다. 처음에는 화학을 통해, 다음에는 생물학을 통해, 그다음에는 문화를 통해, 그리고 과학을 통해서. 이제 우리 앞에 놓인 질문은 어떤 종류의 시스템이 이 힘을 휘두를 수 있는가다. 그것이 어떻게 경험을 재사용 가능한 패턴으로 압축하고, 알맞은 순간에 그것들을 회수하며, 세계 안에서 활성화하는가.
그 질문이 다음 글의 주제다.
물리학에서 지식이 하는 역할을 가장 깊이 다룬 논의로는 Deutsch의 The Beginning of Infinity부터 시작하라. 지식이 문명을 어떻게 움직이는지에 대해서는 Mokyr의 The Gifts of Athena와 Henrich의 The Secret of Our Success가 필수적이다. 열역학적 framing은 The Last Economy 6장을 보라. 시적인 버전은 Ivan Zhao의 On Universe, Life, and AI를 읽어라.