[논문 리뷰] The "Hard Problem" of Life

Sara Imari Walker, Paul Davies|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 23.

Misinformation and Its Impacts인용 수 4

한 줄 요약

논문은 생명의 '어려운 문제'가 정보가 생물학적 시스템에서 인과적 영향을 미치는 방식을 이해하는 데에 있음을 제안한다—특히 거시적이고 정보로 코딩된 상태가 기존의 알려진 물리 법칙으로 환원되지 않는 방식으로 역학을 지배하는 방식이다. 생명의 독특함은 인과적 역할을 하는 정보에 기인하며, 이는 의식에서의 질적 경험(Qualia)과 유사하다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 현재의 프레임워크를 초월한 새로운 물리 원리가 필요하다.

ABSTRACT

Chalmer's famously identified pinpointing an explanation for our subjective experience as the "hard problem of consciousness". He argued that subjective experience constitutes a "hard problem" in the sense that its explanation will ultimately require new physical laws or principles. Here, we propose a corresponding "hard problem of life" as the problem of how `information' can affect the world. In this essay we motivate both why the problem of information as a causal agent is central to explaining life, and why it is hard - that is, why we suspect that a full resolution of the hard problem of life will, similar to as has been proposed for the hard problem of consciousness, ultimately not be reducible to known physical principles.

연구 동기 및 목표

• 기존의 물리적·화학적 원리로는 설명되지 않는 생명의 핵심적이고 환원 불가능한 특성을 특정하는 것—의식의 '어려운 문제'와 유사하게.
• 생명을 이해하는 데서 중심적인 과제는 생명의 기원 자체가 아니라, 정보가 생물학적 시스템을 어떻게 인과적으로 구성하는가에 있는 것이다.
• 거시적 상태에 코딩된 정보의 인과적 효력—특히 거시적 상태에서의 정보 인코딩—이 기존 물리학과의 근본적인 차이를 이룬다는 것을 제안한다.
• 특히 외계생물학과 생명 기원 연구 분야에서 정보 기반의 인과성에 대해 설명할 수 있는 새로운 물리 법칙이 필요하다는 것을 정당화한다.
• 생물학적 조직의 다양한 척도(분자 수준에서 사회 수준까지)를 통합하기 위해 정보를 생명의 보편적이고 계층적인 원리로 삼는다.

제안 방법

• 생명의 '쉬운 문제'(예: 복제, 대사)와 '어려운 문제'—정보의 인과적 역할—의 차이를 분석한다.
• 의식의 어려운 문제(질적 경험)와 생명의 어려운 문제(정보의 인과성) 사이의 유사성을 도출하며, 양자 모두 환원주의적 설명에 저항한다는 점을 강조한다.
• 정보 이론(샤논 및 볼츠만 엔트로피)과 열역학의 개념을 적용하여 정보는 물리적이지만 표준 물리학으로는 완전히 기술되지 않는다는 점을 보여준다.
• 거시적 변수를 정의하는 데 있어 군집화(coarse-graining)의 메커니즘을 검토하며, 이러한 변수들이 객관적인지 주관적인지에 대해 의문을 제기한다.
• 정보를 포함하는 역학에서 인과적 거시 상태가 도출된다고 제안하며, 이러한 상태들이 단순한 묘사가 아니라 시스템 행동의 실제 동인임을 시사한다.
• 에너지나 운동량과 마찬가지로 정보를 생물학적 시스템에서 기본적인 인과적 요소로 포함시키기 위해 물리학의 패러다임 전환을 주장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 생물학적 시스템의 인과 역학적 특성에서 생명체와 비생명 물리 시스템을 어떻게 구별할 수 있으며, 왜 이는 알려진 물리학으로 환원되지 않는가?
• RQ2 정보가 물리적으로 실현되어 있음에도 불구하고, 생물학적 시스템에서 정보의 인과적 역할이 왜 표준 물리 법칙으로 설명되지 않는가?
• RQ3 화학을 초월하여 생물학적 계층(예: 세포, 사회) 전반에 걸쳐 적용 가능한 생명의 보편적 특성을 어떻게 정의할 수 있는가?
• RQ4 생물학적 시스템에서 정보의 인과적 효력이 동역학 자체에 내재되어 있는지, 아니면 단순한 현상학적 묘사에 그치는지 어느 정도까지의 내재성이 있는가?
• RQ5 특히 외계생물학과 생명 기원 연구의 맥락에서 정보 기반의 인과성을 설명하기 위해 어떤 새로운 물리 원리가 필요할 수 있는가?

주요 결과

• 생명의 어려운 문제는 복제나 대사의 기원이 아니라, 정보가 생물학적 역학을 어떻게 인과적으로 구성하는가에 있다.
• 정보는 랑도어에 따르면 물리적이다. 그러나 생물학적 시스템에서 정보가 인과적 요소로 작용하는 방식은 알려진 물리 원리로 환원될 수 없다.
• 생물학적 시스템은 거시 상태에 코딩된 정보에 인과적 효력을 부여함으로써 상태 의존적 역학을 실현하며, 이는 비생명 시스템에는 없는 특성이다.
• 객관적이고 주관적인 군집화의 차이에 대한 해소되지 않은 문제는 거시 상태가 생물학적 조직의 근본 요소일 수 있음을 시사한다.
• 세포에서 사회에 이르기까지 생명의 계층적 조직은 정보를 인과적 힘으로서 삼는 원리로 통합될 수 있으며, 이는 다양한 척도에서의 보편성을 시사한다.
• 정보가 생물학적 시스템을 인과적으로 구성하는 방식을 설명하기 위해 새로운 물리 이론가 필요할 수 있으며, 이는 상대성 이론과 양자역학이 가져온 혁신적 전환과 유사하다.