Until the End of Time
| Planet earth, which Carl Sagan described as a “mote of dust suspended in a sunbeam,” is an evanescent bloom in an exquisite cosmos that will ultimately be barren. Motes of dust, nearby or distant, dance on sunbeams for merely a moment. We die. That may be the meaning of life. But we do language. That may be the measure of our lives. We mourn our transience and take comfort in a symbolic transcendence, the legacy of having participated in the journey at all. You and I won’t be here, but others will, and what you and I do, what you and I create, what you and I leave behind contributes to what will be and how future life will live. But in a universe that will ultimately be devoid of life and consciousness, even a symbolic legacy - a whisper intended for our distant descendants - will disappear into the void. Where, then, does that leave us? Reflections. The ability to manipulate the environment thoughtfully provides the capacity to shift our vantage point, to hover above the timeline and contemplate what was and imagine what will be. Without art, the crudeness of reality would make the world unbearable. In the end, during our brief moment in the sun, we are tasked with the noble charge of finding our own meaning. We revere the absolute but are bound to the transitory. As our trek across time will make clear, life is likely transient, and all understanding that arose with its emergence will almost certainly dissolve with its conclusion. Nothing is permanent. Nothing is absolute. And so, in the search for value and purpose, the only insights of relevance, the only answers of significance, are those of our own making. As the amount of matter used to create a black hole increases, the required density to which that matter must be crushed decreases. All the labors of the ages, all the devotion, all the inspiration, all the noonday brightness of human genius, are destined to extinction in the vast death of the solar system, and that the whole temple of Man’s achievement must inevitably be buried beneath the debris of a universe in ruins. Sweet is sweet, bitter is bitter, hot is hot, cold is cold, color is color; but in truth there are only atoms and the void. We are guided by laws that operate without concern for destination, and yet we constantly ask ourselves where we are headed. We are shaped by laws that seem not to require an underlying rationale, and yet we persistently seek meaning and purpose. Fused in stars and ejected in supernova explosions, or jettisoned by stellar collisions and amalgamated in particle plumes, an assortment of atomic species float through space, where they swirl together and coalesce into large clouds of gas, which over yet more time clump anew into stars and planets, and ultimately into us. Such is the origin of the ingredients constituting anything and everything you have ever encountered. Messy arrangements far outweigh orderly ones. One find in Western Australia turned up zircon crystals dated to 4.4 billion years ago, just a couple of hundred million years after the earth and the solar system formed. By analyzing their detailed composition, researchers have suggested that ancient conditions may have been far more agreeable than previously thought. Early earth may have been a relatively calm water world, with small landmasses dotting a surface mostly covered by ocean.15 That’s not to say that earth’s history didn’t have its moments of flaming drama. Roughly fifty to one hundred million years after its birth, earth likely collided with a Mars-sized planet called Theia, which would have vaporized the earth’s crust, obliterated Theia, and blown a cloud of dust and gas thousands of kilometers into space. In time, that cloud would have clumped up gravitationally to form the moon, one of the larger planetary satellites in the solar system and a nightly reminder of that violent encounter. Another reminder is provided by the seasons. We experience hot summers and cold winters because earth’s tilted axis affects the angle of incoming sunlight, with summer being a period of direct rays and winter being a period of oblique ones. The smashup with Theia is the likely cause of earth’s cant. And though less sensational than a planetary collision, both the earth and the moon endured periods of significant pummelings by smaller meteors. The moon’s lack of eroding winds and its static crust have preserved the scars but earth’s thrashing, less visible now, was just as severe. Some early impacts may have partially or even fully vaporized all water on earth’s surface. Despite that, the zircon archives provide evidence that within a few hundred million years of its formation, earth may have cooled sufficiently for atmospheric steam to rain down, fill the oceans, and yield a terrain not all that dissimilar from the earth we now know. At least, that’s one conclusion reached by reading the crystals. |
칼 세이건(Carl Sagan)이 "햇빛에 떠다니는 먼지의 티끌"이라고 묘사한 지구는 궁극적으로 불모지가 될 절묘한 우주의 덧없는 꽃입니다. 가까이에 있든 멀리 있든 먼지 티끌은 햇빛에 잠시 춤을 춥니다. 우리는 죽어. 그것이 삶의 의미일지도 모릅니다. 그러나 우리는 언어를 사용합니다. 그것이 우리 삶의 척도일 수 있습니다. 우리는 우리의 무상함을 애도하고 그 여정에 참여했다는 유산인 상징적 초월에서 위안을 얻습니다. 당신과 나는 여기에 없을 것이지만, 다른 사람들은 있을 것이고, 당신과 내가 하는 일, 당신과 내가 창조하는 것, 당신과 내가 남기는 것은 무엇이 될 것이며 미래의 삶이 어떻게 살 것인가에 기여합니다. 그러나 궁극적으로 생명과 의식이 없는 우주에서는 상징적 유산인 먼 후손을 위한 속삭임조차 허공 속으로 사라질 것입니다. 그렇다면 그것은 우리를 어디로 떠나는가? 반사. 환경을 신중하게 조작할 수 있는 능력은 우리의 관점을 이동하고, 타임라인 위를 맴돌며 과거에 있었던 일을 숙고하고 미래에 있을 일을 상상할 수 있는 능력을 제공합니다. 예술이 없다면 현실의 투박함은 세상을 참을 수 없게 만들 것입니다. 결국 태양 아래서 우리의 짧은 순간 동안 우리는 우리 자신의 의미를 찾는 고귀한 임무를 부여받습니다. 우리는 절대적인 것을 숭배하지만 일시적인 것에 매여 있습니다. 시간의 흐름에 따라 인생은 일시적일 가능성이 높으며, 출현과 함께 발생한 모든 이해는 결론과 함께 거의 확실하게 해체될 것입니다. 영원한 것은 없습니다. 절대적인 것은 없습니다. 따라서 가치와 목적을 찾는 데 있어 유일하게 관련성이 있는 통찰, 의미 있는 유일한 대답은 우리가 만드는 것입니다. 블랙홀을 만드는 데 사용되는 물질의 양이 증가함에 따라 해당 물질을 분쇄하는 데 필요한 밀도가 감소합니다. 시대의 모든 수고, 모든 헌신, 모든 영감, 인간 천재성의 모든 정오의 밝음은 태양계의 광대한 죽음과 함께 소멸될 운명에 처해 있으며, 인간의 성취의 사원 전체는 필연적으로 폐허가 된 우주의 잔해 아래 묻혀야 합니다. 단 것은 달고, 쓴 것은 쓰고, 뜨거운 것은 뜨겁고, 찬 것은 차갑고, 색은 색이다. 그러나 실제로는 원자와 빈 공간만 있을 뿐입니다. 우리는 목적지에 대한 걱정 없이 작동하는 법칙에 따라 움직이지만 우리가 어디로 향하고 있는지 끊임없이 자문합니다. 우리는 근본적인 근거를 요구하지 않는 것처럼 보이는 법칙에 의해 형성되지만, 그럼에도 우리는 끈질기게 의미와 목적을 추구합니다. 별에서 융합되고 초신성 폭발로 방출되거나 별 충돌로 버려지고 입자 플룸에서 융합된 다양한 원자 종은 우주를 떠다니며 함께 소용돌이치며 거대한 가스 구름으로 합쳐지고 더 많은 시간이 지나면서 별과 행성으로 다시 뭉쳐 궁극적으로 우리에게로 들어갑니다. 이것이 당신이 만난 모든 것과 모든 것을 구성하는 성분의 기원입니다. 지저분한 배열은 질서 있는 배열보다 훨씬 중요합니다. 서호주에서 발견된 한 곳은 지구와 태양계가 형성된 지 불과 2억 년 전인 44억 년 전의 지르콘 결정을 발견했습니다. 연구원들은 그들의 상세한 구성을 분석함으로써 고대의 조건이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 쾌적했을 수 있다고 제안했습니다. 초기 지구는 대부분 바다로 뒤덮인 표면에 작은 육지들이 점재해 있는 비교적 잔잔한 물의 세계였을 것입니다.15 지구의 역사에 드라마틱한 순간이 없었다는 말은 아닙니다. 탄생 후 대략 5억에서 1억 년 후, 지구는 화성 크기의 행성인 테이아와 충돌했을 가능성이 높습니다. 테이아는 지구의 지각을 증발시키고 테이아를 없애고 수천 킬로미터의 먼지와 가스 구름을 우주로 날려 보냈을 것입니다. 시간이 흐르면 그 구름은 중력에 의해 뭉쳐서 달을 형성했을 것입니다. 달은 태양계에서 가장 큰 행성 위성 중 하나이며 밤마다 그 폭력적인 만남을 상기시켜 줍니다. 또 다른 알림은 계절별로 제공됩니다. 여름은 덥고 겨울은 춥다. 지구의 경사축이 햇빛이 들어오는 각도에 영향을 미치기 때문이다. Theia와의 스매쉬 업은 지구의 캔트의 원인 일 가능성이 높습니다. 그리고 행성 충돌보다 덜 충격적이기는 하지만, 지구와 달 모두 더 작은 유성에 의해 상당한 충격을 받은 기간을 견뎌냈습니다. 달에는 부식되는 바람이 없고 고정된 지각이 흉터를 보존했지만 지금은 눈에 잘 띄지 않는 지구의 격렬함도 똑같이 심했습니다. 일부 초기 충돌은 지구 표면의 모든 물을 부분적으로 또는 완전히 기화시켰을 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 지르콘 기록 보관소는 지구가 형성된 지 수억 년 이내에 대기 증기가 비처럼 내려와 바다를 채우고 우리가 지금 알고 있는 지구와 그다지 다르지 않은 지형을 만들 수 있을 만큼 충분히 냉각되었을 수 있다는 증거를 제공합니다. 적어도 그것은 수정을 읽음으로써 도달한 하나의 결론입니다. |
| The point being that everything emerges from the same collection of ingredients governed by the same physical principles. And those principles, as attested to by a few hundred years of observation, experimentation, and theorizing, will likely be expressed by a handful of symbols arranged in a small collection of mathematical equations. That is an elegant universe. Tononi’s proposal elevates these observations to a defining characterization: conscious awareness is information that is highly integrated and highly differentiated. Dutifully following the second law, we conclude that today’s state derives from yesterday’s even lower entropy state. And that state, we envision, derives from the day-before-yesterday’s still lower entropy state, and so on, yielding a trail of ever-decreasing entropy taking us ever farther back in time until we finally reach the big bang. When the brain’s penchant for simplified schematic representations is applied to itself, to its own attention, the resulting description ignores the very physical processes responsible for that attention. That is why thoughts and sensations seem ethereal, as if they come from nowhere, as if they hover in our heads. If your schematic representation of your body were to leave out your arms, the motion of your hands would seem ethereal too. Eternity is always presented to us as an idea that we can’t grasp, as something enormous, enormous! Why does it have to be enormous? All of a sudden, instead of all that, imagine there’ll be a little room, something like a country bathhouse, sooty, with spiders in all the corners, and that’s the whole of eternity. You know, I sometimes imagine it like that. Deeply. As we have seen, humans prevailed in no small part because our species has the capacity to pool brain and brawn, to live and work in groups, to divvy up responsibilities and effectively meet the needs of the collective. The greater social cohesion of those in a religiously bound group would have made them a more formidable force in the ancestral world, and according to this line of argument, securing an adaptive role for religious affiliation. When a writer brings into language a new image that is fully right, what is knowable of existence expands. Solving problems, learning how the universe is put together-that's what had always captivated me. By shaping our intuition and developing our cognitive skills, evolution initiated our education in physics but our more comprehensive understanding has emerged from the force of human curiosity expressed through the language of mathematics. As if my own identity hardly matters because it has been subsumed by what I can only describe as a feeling of gratitude for the gift of experience. Note too that while professional philosophers are paid to scrutinize belief - to reveal hidden assumptions and bring attention to faulty inferences - that's not how most of us now, or our ancestors then, go about it. Many beliefs in most lives go unexamined. Starbucks. The calm and connection marked a shift from grasping for a receding future to the feeling of inhabiting a breathtaking if transient present. It was a shift, for me, compelled by a cosmological counterpart to the guidance offered through the ages by poets and philosophers, writers and artists, spiritual sages and mindfulness teachers, among countless others who tell us the simple but surprisingly subtle truth that life is in the here and now. It’s The lyricist Yip Harburg, author of many classics including “Over the Rainbow,” said it simply “Words make you think a thought. Music makes you feel a feeling. But a song makes you feel a thought." Feel a thought. For me, that captures the essence of artistic truth. The examined life examines death. Turn the earth into a black hole you’d need to squeeze it down to about two centimeters across. Impermanence underlies experience. To survive is to kindle the search for why survival matters. Technicians inevitably become philosophers. Or scientists. Or theologians. Or writers, Or devotees of thousands of variations and combinations of systems of thought and creative expression that promise insight into the very questions that gnaw at our insides long after our stomachs are full. Not only is mind our tether to reality, perhaps it is our tether to eternity. Yet our moment is rare and extraordinary, a recognition that allows us to make life’s impermanence and the scarcity of self-reflective awareness the basis for value and a foundation for gratitude. I used to imagine that by studying the universe, by peeling it apart figuratively and literally, we would answer enough of the how questions to catch a glimpse of the answers to the whys. Religion is not meant to explain the universe. It cannot replace scientific research. But the gravitational attraction between two smaller things, like two electrons, is a million billion billion billion billion times weaker than their electromagnetic repulsion. |
요점은 모든 것이 동일한 물리적 원리에 의해 관리되는 동일한 성분 모음에서 나온다는 것입니다. 그리고 수백 년 동안의 관찰, 실험 및 이론화를 통해 입증된 이러한 원리는 소수의 수학 방정식 모음에 배열된 소수의 기호로 표현될 것입니다. 그것은 우아한 우주입니다. Tononi의 제안은 이러한 관찰을 정의하는 특성화로 끌어올립니다. 의식적 인식은 고도로 통합되고 고도로 차별화된 정보입니다. 두 번째 법칙을 충실히 따르면 오늘의 상태는 어제의 훨씬 더 낮은 엔트로피 상태에서 파생된다는 결론을 내립니다. 그리고 우리가 상상하는 그 상태는 그저께의 여전히 낮은 엔트로피 상태 등에서 파생되며, 엔트로피가 계속해서 감소하는 흔적을 남기고 우리가 마침내 빅뱅에 도달할 때까지 시간을 거슬러 올라갑니다. 단순화된 도식적 표현에 대한 뇌의 경향이 자신에게 적용되면 그 결과 설명은 그 주의를 담당하는 바로 그 물리적 과정을 무시합니다. 그렇기 때문에 생각과 감각은 마치 아무데도 오지 않는 것처럼, 마치 우리 머리 속에 맴도는 것처럼 미묘하게 보입니다. 신체의 도식적 표현에서 팔을 빼면 손의 움직임도 천상적으로 보일 것입니다. 영원은 항상 우리가 이해할 수 없는 관념으로, 거대하고 엄청난 것으로 제시됩니다! 왜 거대해야 합니까? 갑자기, 그 모든 것 대신에 작은 방이 있을 것이라고 상상해보세요. 시골 목욕탕과 같은 그을음이 있고 모든 구석에 거미가 있고 그것이 영원입니다. 있잖아요, 가끔 그런 상상을 해요. 깊이. 우리가 본 것처럼 인간은 두뇌와 힘을 모으고, 집단으로 생활하고 일하고, 책임을 분담하고, 집단의 필요를 효과적으로 충족시킬 수 있는 능력이 있기 때문에 적지 않은 부분에서 우세했습니다. 종교적으로 결속된 집단에 속한 사람들의 더 큰 사회적 결속력은 그들을 조상 세계에서 더 강력한 세력으로 만들었을 것이며, 이러한 주장에 따르면 종교적 소속을 위한 적응적 역할을 확보했을 것입니다. 작가가 완전히 올바른 새로운 이미지를 언어로 가져올 때, 존재에 대해 알 수 있는 것은 확장됩니다. 문제를 해결하고 우주가 어떻게 구성되어 있는지 배우는 것이 항상 나를 사로잡았던 것입니다. 우리의 직관을 형성하고 인지 능력을 개발함으로써 진화는 물리학 교육을 시작했지만 우리의 보다 포괄적인 이해는 수학 언어를 통해 표현된 인간의 호기심의 힘에서 나왔습니다. 경험이라는 선물에 대한 감사의 감정으로만 설명할 수 있는 것에 내 자신의 정체성이 포함되었기 때문에 마치 내 정체성이 거의 중요하지 않은 것처럼 말입니다. 또한 전문 철학자들은 믿음을 면밀히 조사하여 숨겨진 가정을 밝히고 잘못된 추론에 주의를 기울이도록 돈을 받지만 현재 우리 대부분이나 당시 조상들은 그렇게 하지 않는다는 점에 유의하십시오. 대부분의 삶에 대한 많은 믿음은 검토되지 않습니다. 스타벅스. 고요함과 연결은 멀어지는 미래에 대한 집착에서 일시적인 현재이지만 숨이 멎을 듯한 느낌으로 전환되었습니다. 삶이 지금 여기에 있다는 단순하지만 놀라울 정도로 미묘한 진리를 우리에게 말해주는 수많은 다른 사람들 중에서 시인과 철학자, 작가와 예술가, 영적 현자와 마음챙김 교사가 시대를 통해 제공한 지침에 대한 우주론적 대응물에 의해 저에게 강요된 변화였습니다. 그것은 오버 더 레인보우(Over the Rainbow)를 비롯한 많은 명곡을 쓴 작사가 입 하버그(Yip Harburg)는 “단어는 생각을 하게 만든다. 음악은 감정을 느끼게 합니다. 하지만 노래는 생각을 느끼게 합니다." 생각을 느껴보세요. 저에게 그것은 예술적 진실의 본질을 포착합니다. 검토된 삶은 죽음을 검토한다. 지구를 약 2센티미터로 압축해야 하는 블랙홀로 바꾸십시오. 무상함은 경험의 기초가 됩니다. 살아남는다는 것은 생존이 중요한 이유에 대한 탐구에 불을 붙이는 것입니다. 기술자는 필연적으로 철학자가 된다. 아니면 과학자들. 또는 신학자. 또는 작가, 또는 우리의 배가 가득 찬 후에도 오랫동안 우리 내부를 갉아먹는 바로 그 질문에 대한 통찰력을 약속하는 생각과 창의적인 표현의 시스템의 수천 가지 변형과 조합의 신봉자. 마음은 현실에 대한 우리의 끈일 뿐만 아니라 영원에 대한 우리의 끈일 수도 있습니다. 그러나 우리의 순간은 드물고 비범하며, 삶의 무상함과 자기 성찰적 인식의 희소성을 가치의 기반과 감사의 기반으로 만들 수 있는 인식입니다. 나는 우주를 연구함으로써 우주를 비유적으로 문자 그대로 벗겨내어 '왜'에 대한 답을 엿볼 수 있을 만큼 '어떻게'라는 질문에 충분히 답할 것이라고 상상하곤 했습니다. 종교는 우주를 설명하기 위한 것이 아닙니다. 과학적 연구를 대체할 수는 없습니다. 그러나 두 개의 전자와 같은 두 개의 작은 물체 사이의 중력 인력은 전자기 반발력보다 백만 억 십억 십억 배 더 약합니다. |
As the amount of matter used to create a black hole increases, the required density to which that matter must be crushed decreases.
The art of science, of which Newton was the master, lies in making judicious simplifications that render problems tractable while retaining enough of their essence to ensure that the conclusions drawn are relevant.
Now, more often than not, contemplating the far future leaves me with a feeling of calm and connection, as if my own identity hardly matters because it has been subsumed by what I can only describe as a feeling of gratitude for the gift of experience
I was suddenly sure I wanted to be part of a journey toward insights so fundamental that they would never change. Let governments rise and fall, let World Series be won and lost, let legends of film, television, and stage come and go. I wanted to spend my life catching a glimpse of something transcendent.
can envision a future when scientists will be able to provide a mathematically complete articulation of the fundamental microphysical processes underlying anything that happens, anywhere and anywhen.
Of course, most of us, in the service of sanity, don’t fixate on the end. We go about the world focused on worldly concerns. We accept the inevitable and direct our energies to other things. Yet the recognition that our time is finite is always with us, helping to shape the choices we make, the challenges we accept, the paths we follow. As cultural anthropologist Ernest Becker maintained, we are under a constant existential tension, pulled toward the sky by a consciousness that can soar to the heights of Shakespeare, Beethoven, and Einstein but tethered to earth by a physical form that will decay to dust. “Man is literally split in two: he has an awareness of his own splendid uniqueness in that he sticks out of nature with a towering majesty, and yet he goes back into the ground a few feet in order blindly and dumbly to rot and disappear forever.”2 According to Becker, we are impelled by such awareness to deny death the capacity to erase us. Some soothe the existential yearning through commitment to family, a team, a movement, a religion, a nation—constructs that will outlast the individual’s allotted time on earth. Others leave behind creative expressions, artifacts that extend the duration of their presence symbolically. “We fly to Beauty,” said Emerson, “as an asylum from the terrors of finite nature.”3 Others still seek to vanquish death by winning or conquering, as if stature, power, and wealth command an immunity unavailable to the common mortal.
Across the millennia, one consequence has been a widespread fascination with all things, real or imagined, that touch on the timeless. From prophesies of an afterlife, to teachings of reincarnation, to entreaties of the windswept mandala, we have developed strategies to contend with knowledge of our impermanence and, often with hope, sometimes with resignation, to gesture toward eternity. What’s new in our age is the remarkable power of science to tell a lucid story not only of the past, back to the big bang, but also of the future. Eternity itself may forever lie beyond the reach of our equations, but our analyses have already revealed that the universe we have come to know is transitory. From planets to stars, solar systems to galaxies, black holes to swirling nebulae, nothing is everlasting. Indeed, as far as we can tell, not only is each individual life finite, but so too is life itself. Planet earth, which Carl Sagan described as a “mote of dust suspended on a sunbeam,” is an evanescent bloom in an exquisite cosmos that will ultimately be barren. Motes of dust, nearby or distant, dance on sunbeams for merely a moment.
Still, here on earth we have punctuated our moment with astonishing feats of insight, creativity, and ingenuity as each generation has built on the achievements of those who have gone before, seeking clarity on how it all came to be, pursuing coherence in where it is all going, and longing for an answer to why it all matters.
Such is the story of this book.
We are a species that delights in story. We look out on reality, we grasp patterns, and we join them into narratives that can captivate, inform, startle, amuse, and thrill. The plural—narratives—is utterly essential. In the library of human reflection, there is no single, unified volume that conveys ultimate understanding. Instead, we have written many nested stories that probe different domains of human inquiry and experience: stories, that is, that parse the patterns of reality using different grammars and vocabularies. Protons, neutrons, electrons, and nature’s other particles are essential for telling the reductionist story, analyzing the stuff of reality, from planets to Picasso, in terms of their microphysical constituents. Metabolism, replication, mutation, and adaptation are essential for telling the story of life’s emergence and development, analyzing the biochemical workings of remarkable molecules and the cells they govern. Neurons, information, thought, and awareness are essential for the story of mind—and with that the narratives proliferate: myth to religion, literature to philosophy, art to music, telling of humankind’s struggle for survival, will to understand, urge for expression, and search for meaning.
These are all ongoing stories, developed by thinkers hailing from a great range of distinct disciplines. Understandably so. A saga that ranges from quarks to consciousness is a hefty chronicle. Still, the different stories are interlaced. Don Quixote speaks to humankind’s yearning for the heroic, told through the fragile Alonso Quijano, a character created in the imagination of Miguel de Cervantes, a living, breathing, thinking, sensing, feeling collection of bone, tissue, and cells that, during his lifetime, supported organic processes of energy transformation and waste excretion, which themselves relied on atomic and molecular movements honed by billions of years of evolution on a planet forged from the detritus of supernova explosions scattered throughout a realm of space emerging from the big bang. Yet to read Don Quixote’s travails is to gain an understanding of human nature that would remain opaque if embedded in a description of the movements of the knight-errant’s molecules and atoms or conveyed through an elaboration of the neuronal processes crackling in Cervantes’s mind while writing the novel. Connected though they surely are, different stories, told with different languages and focused on different levels of reality, provide vastly different insights.
Science is a powerful, exquisite tool for grasping an external reality. But within that rubric, within that understanding, everything else is the human species contemplating itself,
For now, we will simply assume that one way or another, the early universe transitioned into this low-entropy, highly ordered configuration, sparking the bang and allowing us to declare that the rest is history.
The assessment will be guided by insights from research in particle physics, astrophysics, and cosmology that allow us to predict how the universe will unfold over epochs that dwarf the timeline back to the bang. There are significant uncertainties, of course, and like most scientists I live for the possibility that nature will slap down our hubris and reveal surprises we can’t yet fathom. But focusing on what we’ve measured, on what we’ve observed, and on what we’ve calculated, what we’ll find, as laid out in chapters 9 and 10, is not heartening. Planets and stars and solar systems and galaxies and even black holes are transitory. The end of each is driven by its own distinctive combination of physical processes, spanning quantum mechanics through general relativity, ultimately yielding a mist of particles drifting through a cold and quiet cosmos.
How will conscious thought fare in a universe experiencing such transformation? The language for asking and answering this question is provided once again by entropy. And by following the entropic trail we will encounter the all-too-real possibility that the very act of thinking, undertaken by any entity of any kind anywhere, may be thwarted by an unavoidable buildup of environmental waste: in the distant future, anything that thinks may burn up in the heat generated by its own thoughts. Thought itself may become physically impossible.
While the case against endless thought will be based on a conservative set of assumptions, we will also consider alternatives, possible futures more conducive to life and thinking. But the most straightforward reading suggests that life, and intelligent life in particular, is ephemeral. The interval on the cosmic timeline in which conditions allow for the existence of self-reflective beings may well be extremely narrow. Take a cursory glance at the whole shebang, and you might miss life entirely. Nabokov’s description of a human life as a “brief crack of light between two eternities of darkness”6 may apply to the phenomenon of life itself.
We mourn our transience and take comfort in a symbolic transcendence, the legacy of having participated in the journey at all. You and I won’t be here, but others will, and what you and I do, what you and I create, what you and I leave behind contributes to what will be and how future life will live. But in a universe that will ultimately be devoid of life and consciousness, even a symbolic legacy—a whisper intended for our distant descendants—will disappear into the void.
Where, then, does that leave us?
With the importance of resetting the entropy each time a steam engine goes through a cycle, you might wonder what would happen if the entropy reset were to fail. That’s tantamount to the steam engine not expelling adequate waste heat, and so with each cycle the engine would get hotter until it would overheat and break down. If a steam engine were to suffer such a fate it might prove inconvenient but, assuming there were no injuries, would likely not drive anyone into an existential crisis. Yet the very same physics is central to whether life and mind can persist indefinitely far into the future. The reason is that what holds for the steam engine holds for you.
It is likely that you don’t consider yourself to be a steam engine or perhaps even a physical contraption. I, too, only rarely use those terms to describe myself. But think about it: your life involves processes no less cyclical than those of the steam engine. Day after day, your body burns the food you eat and the air you breathe to provide energy for your internal workings and your external activities. Even the very act of thinking—molecular motion taking place in your brain—is powered by these energy-conversion processes. And so, much like the steam engine, you could not survive without resetting your entropy by purging excess waste heat to the environment. Indeed, that’s what you do. That’s what we all do. All the time. It’s why, for example, the military’s infrared goggles designed to “see” the heat we all continually expel do a good job of helping soldiers spot enemy combatants at night.
We can now appreciate more fully Russell’s mind-set when imagining the far future. We are all waging a relentless battle to resist the persistent accumulation of waste, the unstoppable rise of entropy. For us to survive, the environment must absorb and carry away all the waste, all the entropy, we generate. Which raises the question, Does the environment—by which we now mean the observable universe—provide a bottomless pit for absorbing such waste? Can life dance the entropic two-step indefinitely? Or might there come a time when the universe is, in effect, stuffed and so is unable to absorb the waste heat generated by the very activities that define us, bringing an end to life and mind? In the lachrymose phrasing of Russell, is it true that “all the labors of the ages, all the devotion, all the inspiration, all the noonday brightness of human genius, are destined to extinction in the vast death of the solar system, and that the whole temple of Man’s achievement must inevitably be buried beneath the debris of a universe in ruins”?
England calls the process dissipative adaptation. Potentially, it provides a universal mechanism for coaxing certain molecular systems to get up and dance the entropic two-step. And as that’s what living things do for a living—they take in high-quality energy, use it, and then return low-quality energy in the form of heat and other wastes—perhaps dissipative adaptation was essential to the origin of life.42 England notes that replication itself is a potent tool of dissipative adaptation: if a small collection of particles has become adept at absorbing, using, and dispensing energy, then two such collections are better still, as are four or eight, and so on. Molecules that can replicate might then be an expected output of dissipative adaptation. And once replicating molecules appear on the scene, molecular Darwinism can kick in, and the drive to life begins.
These ideas are in their early stages, yet I can’t help but think they would have made Schrödinger happy. Using fundamental physical principles, we have developed an understanding of the big bang, the formation of stars and planets, the synthesis of complex atoms, and now we are determining how those atoms might arrange into replicating molecules well adapted for extracting energy from the environment to build and sustain orderly forms. With the power of molecular Darwinism to select for ever-fitter molecular collections, we can envision how some might acquire the capacity to store and transmit information. An instruction manual passed from one molecular generation to the next, which preserves battle-tested fitness strategies, is a potent force for molecular dominance. Acting out over hundreds of millions of years, these processes may have gradually sculpted the first life.
Life could leave the ocean when it learned to grow a skin, a bag in which to take the water with it.
To be free requires that we are not marionettes whose strings are pulled by physical law. Whether the laws are deterministic (as in classical physics) or probabilistic (as in quantum physics) is of deep significance to how reality evolves and to the kinds of predictions science can make. But for assessing free will, the distinction is irrelevant. If the fundamental laws can continually churn, never grinding to a halt for lack of human input and applying all the same even if particles happen to inhabit bodies and brains, then there is no place for free will. Indeed, as is affirmed by every scientific experiment and observation ever conducted, long before we humans came on the scene the laws ruled without interruption; after we arrived, they continued to rule without interruption.
To sum up: We are physical beings made of large collections of particles governed by nature’s laws. Everything we do and everything we think amounts to motions of those particles. Shake my hand and particles constituting your hand push up and down against those constituting mine. Say hello, and particles constituting your vocal cords jostle particles of air in your throat, setting off a chain reaction of colliding particles that ripples through the air, knocking into the particles constituting my eardrums, setting off a surge of yet other particles in my head, which is how I manage to hear what you’re saying. Particles in my brain respond to the stimuli, yielding the thought that’s a strong grip, and sending signals carried by other particles to those in my arm, which drive my hand to move in tandem with yours. And since all observations, experiments, and valid theories confirm that particle motion is fully controlled by mathematical rules, we can no more intercede in this lawful progression of particles than we can change the value of pi.
Our choices seem free because we do not witness nature’s laws acting in their most fundamental guise; our senses do not reveal the operation of nature’s laws in the world of particles. Our senses and our reasoning focus on everyday human scales and actions: we think about the future, compare courses of action, and weigh possibilities. As a result, when our particles do act, it seems to us that their collective behaviors emerge from our autonomous choices. However, if we had the superhuman vision invoked earlier and were able to analyze everyday reality at the level of its fundamental constituents, we would recognize that our thoughts and behaviors amount to complex processes of shifting particles that yield a powerful sense of free will but are fully governed by physical law.
Responsibility has a role too. Even though my particles, and hence my behaviors, are under the full jurisdiction of physical law, “I” am in a very literal if unfamiliar way responsible for my actions. At any given moment, I am my collection of particles; “I” is nothing but a shorthand that signifies my specific particulate configuration (which, although dynamic, maintains sufficiently stable patterns to provide a consistent sense of personal identity45). Accordingly, the behavior of my particles is my behavior. That physics underlies this behavior through its control of my particles is surely interesting. That such behavior is not freely willed is worthy of acknowledgment. But these observations do not diminish the higher-level description which recognizes that my specific particle configuration—the way my particles are arranged into an intricate chemical and biological network including genes, proteins, cells, neurons, synaptic connections, and so on—responds in a manner that is unique to me. You and I speak differently, act differently, respond differently, and think differently because our particles are arranged differently. As my particle arrangement learns and thinks and synthesizes and interacts and responds, it imprints my individuality and stamps my responsibility on every action I take.
The human capacity to respond with great variety is testament to the core principles that have guided our exploration thus far: the entropic two-step and evolution by natural selection. The entropic two-step explains how orderly clumps can form in a world that is becoming ever more disordered, and how certain of these clumps, stars, can remain stable over billions of years as they produce a steady output of heat and light. Evolution explains how, in a favorable environment such as a planet bathed by a star’s steady warmth, collections of particles can coalesce in patterns that facilitate complex behaviors, from replication and repair, to energy extraction and metabolic processing, to locomotion and growth. Collections that acquire the further capacities to think and learn, to communicate and cooperate, to imagine and predict, are better equipped to survive and hence to produce similar collections with similar capacities. Evolution thus selects for these abilities and, generation upon generation, refines them. In time, some collections conclude that their cognitive powers are so remarkable that they transcend physical law. Some of the most thoughtful of these collections are then bewildered by the conflict between the freedom of will they experience and the unyielding control of physical law they recognize. But the fact is there is no conflict because there is no transcending of physical law. There can’t be. Instead, the collections of particles need to reassess their powers, focusing not on the laws that govern particles themselves but on the high-level, thoroughly complex, and extraordinarily rich behaviors each collection of particles—each individual—can exhibit and experience. And with that reorientation, the particle collections can tell an illuminating story of wondrous behaviors and experiences, suffused with wills that feel free and speak as though they have autonomous control, and yet are fully governed by the laws of physics.
From the standpoint of physics, I had merely introduced into my brain a small collection of foreign particles. But that change was enough to eliminate the familiar impression that I freely control the activities playing out in my mind. While the reductionist-level template remained in full force (particles governed by physical laws), the human-level template (a reliable mind endowed with free will navigating through a stable reality) was upended. Of course, I am not presenting a mind-altering moment as an argument for or against free will. But the experience made visceral an understanding that would otherwise have remained abstract. Our sense of who we are, the capacities we have, and the freedom of will we seemingly exert all emerge from the particles moving through our heads. Fiddle with the particles, and those familiar qualities can fall away. It’s an experience that helped align my rational grasp of the physics with my intuitive sense of the mind.
Everyday experience and everyday language are filled with references, implicit and explicit, to free will. We speak of making choices and coming to decisions. We speak of actions that depend on those decisions. We speak of the implications that these actions have on our lives and the lives of those we touch. Again, our discussion of free will does not imply that these descriptions are meaningless or need to be eliminated. These descriptions are told in the language appropriate to the human-level story. We do make choices. We do come to decisions. We do undertake actions. And those actions do have implications. All of this is real. But because the human-level story must be compatible with the reductionist account, we need to refine our language and assumptions. We need to set aside the notion that our choices and decisions and actions have their ultimate origin within each of us, that they are brought into being by our independent agencies, that they emerge from deliberations that stand beyond the reach of physical law. We need to recognize that although the sensation of free will is real, the capacity to exert free will—the capacity for the human mind to transcend the laws that control physical progression—is not. If we reinterpret “free will” to mean this sensation, then our human-level stories become compatible with the reductionist account. And together with the shift in emphasis from ultimate origin to liberated behavior, we can embrace an unassailable and far-reaching variety of human freedom.
There is no need to chant, and a lotus position is optional, but if you find a quiet place and let your mind slowly and freely float along the cosmic timeline, moving through and then past our epoch, past the era of distant receding galaxies, past the era of stately solar systems, past the era of graceful swirling galaxies, past the era of burnt-out stars and wandering planets, past the era of glowing and disintegrating black holes, and onward to a cold, dark, nearly empty but potentially limitless expanse—in which the evidence that we once existed amounts to an isolated particle located here instead of there or another isolated particle moving this way instead of that—and if you are at all like me and let that reality fully settle in, the fact that we’ve traveled fantastically far into the future hardly diminishes the shuddering yet awestruck feeling that wells up inside. Indeed, in one essential way, the enormous sweep of time only adds weight to the nearly unbearable lightness of being;
how utterly wondrous it is that a small collection of the universe’s particles can rise up, examine themselves and the reality they inhabit, determine just how transitory they are, and with a flitting burst of activity create beauty, establish connection, and illuminate mystery.
There are. Storytelling may be the mind’s way of rehearsing for the real world, a cerebral version of the playful activities documented across numerous species which provide a safe means for practicing and refining critical skills. Leading psychologist and all-around man of the mind Steven Pinker describes a particularly lean version of the idea: “Life is like chess, and plots are like those books of famous chess games that serious players study so they will be prepared if they ever find themselves in similar straits.” Pinker imagines that through story we each build a “mental catalogue” of strategic responses to life’s potential curveballs, which we can then consult in moments of need. From fending off devious tribesmen to wooing potential mates, to organizing collective hunts, to avoiding poisonous plants, to instructing the young, to apportioning meager food supplies, and so on, our forebears faced one obstacle after another as their genes sought a presence in subsequent generations. Immersion in fictional tales grappling with a wide assortment of similar challenges would have had the capacity to refine our forebears’ strategies and responses. Coding the brain to engage with fiction would thus be a clever way to cheaply, safely, and efficiently give the mind a broader base of experience from which to operate.
Schrödinger raised some eyebrows (and lost his first publisher) when he invoked the Hindu Upanishads to suggest that we are all part of an “omnipresent, all-comprehending eternal self,” and the freedom of will we each exert reflects our divine powers.
It’s a perspective on story that may also shed light on why you and I and everyone else spend a couple of hours each day concocting tales that we rarely remember and more rarely share. By day I mean night, and the tales are those we produce during REM sleep. Well over a century since Freud’s The Interpretation of Dreams, there is still no consensus on why we dream. I read Freud’s book for a junior-year high school class called Hygiene (yes, that’s really what it was called), a somewhat bizarre requirement taught by the school’s gym teachers and sports coaches that focused on first aid and common standards of cleanliness. Lacking material to fill an entire semester, the class was padded by mandatory student presentations on topics deemed loosely relevant. I chose sleep and dreams and probably took it all too seriously, reading Freud and spending after-school hours combing through research literature. The wow moment for me, and for the class too, was the work of Michel Jouvet, who in the late 1950s explored the dream world of cats.32 By impairing part of the cat brain (the locus coeruleus, if you like that sort of thing), Jouvet removed a neural block that ordinarily prevents dream thoughts from stimulating bodily action, resulting in sleeping cats who crouched and arched and hissed and pawed, presumably reacting to imaginary predators and prey. If you didn’t know the animals were asleep, you might think they were practicing a feline kata. More recently, studies on rats using more refined neurological probes have shown that their brain patterns when dreaming so closely match those recorded when awake and learning a new maze that researchers can track the progress of the dreaming rat mind as it retraces its earlier steps.33 When cats and rats dream it surely seems they’re rehearsing behaviors relevant to survival.
Our common ancestor with cats and rodents lived some seventy or eighty million years ago, so extrapolating a speculative conclusion across species separated by tens of thousands of millennia comes with ample warning labels. But one can imagine that our language-infused minds may produce dreams for a similar purpose: to provide cognitive and emotional workouts that enhance knowledge and exercise intuition—nocturnal sessions on the flight simulator of story. Perhaps that is why in a typical life span we each spend a solid seven years with eyes closed, body mostly paralyzed, consuming our self-authored tales.34
Intrinsically, though, storytelling is not a solitary medium. Storytelling is our most powerful means for inhabiting other minds. And as a deeply social species, the ability to momentarily move into the mind of another may have been essential to our survival and our dominance. This offers a related design rationale for coding story into the human behavioral repertoire—for identifying, that is, the adaptive utility of our storytelling instinct.
Is there an evolutionary consequence to this distinctive quality of story? Researchers have imagined so. We prevailed, in large part, because we are an intensely social species. We are able to live and work in groups. Not in perfect harmony, but with sufficient cooperation to thoroughly upend the calculus of survival. It is not just safety in numbers. It is innovate, participate, delegate, and collaborate in numbers. And essential to such successful group living are the very insights into the variety of human experience we’ve absorbed through story. As psychologist Jerome Bruner noted, “We organize our experience and our memory of human happenings mainly in the form of narrative,”37 leading him to doubt that “such collective life would be possible were it not for our human capacity to organize and communicate experience in narrative form.”38 Through narrative we explore the range of human behavior, from societal expectation to heinous transgression. We witness the breadth of human motivation, from lofty ambition to reprehensible brutality. We encounter the scope of human disposition from triumphant victory to heartrending loss. As literary scholar Brian Boyd has emphasized, narratives thus make “the social landscape more navigable, more expansive, more open with possibilities,” instilling in us a “craving for understanding our world not only in terms of our own direct experience, but through the experiences of others—and not only real others.”39 Whether told through myths, stories, fables, or even embellished accounts of daily events, narratives are the key to our social nature. With math we commune with other realities; with story we commune with other minds.
One response, relied upon through the ages to address embryonic versions of such concerns, is that order is hewn from the chaos by a supreme intelligence. Human experience aligns with this anthropomorphically inspired turn.
Whether dealing with fact or fiction, the symbolic or the literal, the storytelling impulse is a human universal. We take in the world through our senses, and in pursuing coherence and envisioning possibility we seek patterns, we invent patterns, and we imagine patterns. With story we articulate what we find. It is an ongoing process that is central to how we arrange our lives and make sense of existence. Stories of characters, real and fanciful, responding to situations familiar and extraordinary, provide a virtual universe of human engagement that infuses our responses and refines our actions. Sometime in the far future, if we finally play host to visitors from a distant world, our scientific narratives will contain truths they will have likely discovered too, and so will have little to offer. Our human narratives, as with Picard and the Tamarians, will tell them who we are.
But a proper exegesis of the second law renders an intelligent designer unnecessary. As surprising as it is remarkable, regions containing concentrated energy and order (stars being the archetypal example) are a natural consequence of the universe diligently toeing the second law’s line and becoming ever more disordered. Indeed, such pockets of order prove to be catalysts that facilitate the universe, over the long run, to reach its entropic potential. Along the way, and as part of this entropic progression, they also facilitate the emergence of life.
To date, laboratory attempts to recreate these processes are intriguing but inconclusive. We have yet to create life from scratch.
To date, laboratory attempts to recreate these processes are intriguing but inconclusive. We have yet to create life from scratch. I have little doubt that one day, perhaps not far off, we will.
life is one more means the universe employs to release the entropy potential locked within matter.
Deep mysteries call for clarity delivered through a collection of nested stories. Whether reductionist or emergent, whether mathematical or figurative, whether scientific or poetic, we piece together the richest understanding by approaching questions from a range of different perspectives.
without intent or design, without forethought or judgment, without planning or deliberation, the cosmos yields meticulously ordered configurations of particles from atoms to stars to life.
Based on the composition of the sun—the quantities of various heavy elements it now contains, determined by spectroscopic measurements—solar physicists believe the sun is a grandchild of the universe’s first stars, a third-generation arrival.
My intent here is to use that insight to grasp how a universe with ever-increasing entropy, destined for ever-greater disorder, creates a wealth of order along the way.
Entropy can decrease. It’s just ridiculously unlikely.
The sheer number of ways that twenty distinct amino acids can be linked in a long chain makes this evident: for a chain with one hundred and fifty amino acids (a small protein), there are about 10195 different arrangements, far larger than the number of particles in the observable universe.
as Stephen Jay Gould summarized it, “A large brain allowed us to learn…the inevitability of our personal mortality”26 and “all religion began with an awareness of death.
If entropy has been steadily increasing since the big bang, then the entropy back at the bang must have been much lower than it is today.
By embracing the nearly ludicrous suggestion that a gloppy grey knot of neurons has consciousness, you’ve already taken the big step.
I think I thought, therefore I think I was.
The collision generated a tidal wave in space, a gravitational tsunami so enormous that its power exceeded that produced by every star in every galaxy in the observable universe.
In (highly) colloquial terms, the law declares that the production of waste is unavoidable.
엔드 오브 타임, 브라이언 그린
첫문장
모든 생명은 때가 되면 죽는다. 지구에 최초의 생명체가 탄생한 후 대략 30억 년에 걸쳐 복잡한 생명체로 진화하는 동안, 죽음의 칼날은 그들의 삶에 그림자를 드리우고 집요하게 따라다녔다.
[빅뱅 무렵 = 최저 엔트로피 상태]
열역학 제2법칙을 따라가다 보면 오늘의 상태는 오늘보다 엔트로피가 낮은 어제의 상태에서 비롯되었다는 결론이 내려진다. 이 논리를 계속 적용하면 어제는 그저께, 그저께는 그그저께…로 소급되다가 결국은 엔트로피가 가장 낮았던 우주의 기원, 즉 빅뱅까지 도달하게 된다. 빅뱅이 일어나던 무렵에 엔트로피가 상상을 초월할 정도로 낮아서 지금도 최고 엔트로피에 도달하지 않았기 때문에 과거와 다른 미래가 펼쳐지고 있는 것이다....
[질서를 만들어낸 ‘엔트로피의 춤’]
엔트로피가 감소하는 과정을 “엔트로피 2단계과정(entropic two-step)”이라 부르기로 하자. 하나의 물리계 안에서 엔트로피는 감소할 수도 있지만 주변환경의 엔트로피 증가량이 내부의 감소량보다 많기 때문에, 엔트로피의 총량은 항상 증가한다. 그렇지 않다면 제2법칙은 진작에 폐기되었을 것이다. 시간이 흐를수록 무질서해지는 우주에서 별과 행성, 인간과 같은 질서정연한 구조가 형성될 수 있었던 것은 순전히 엔트로피 2단계과정 덕분이었다. 물리계에 흐르는 에너지(석탄을 태워서 발생한 에너지는 수증기를 통해 외부에 일을 한 후 증기기관 밖으로 방출된다)는 엔트로피를 외부로 방출하면서 질서를 유지하고, 심지어는 질서를 창출할 수도 있다. 생명과 마음, 그리고 마음이 중요하게 여기는 거의 모든 것들은 바로 이 “엔트로피의 춤”을 통해 존재하게 되었다....
[왜 양자역학인가? …모른다]
왜 현실은 양자역학의 법칙을 따르는 것일까? 나도 모른다. 이 질문에 답할 수 있는 사람은 어디에도 없다. 그저 지난 한 세기 동안 계산된 이론적 결과들이 수많은 실험결과와 정확하게 일치했기에 옳은 이론이라고 믿는 것뿐이다. 그러나 양자역학의 결과들은 우리의 일상적인 경험과 비교조차 안 되는 작은 영역에 집중되어있기 때문에, 고전물리학처럼 피부에 와 닿는 이론은 아니다. 만일 인간의 감각이 양자영역을 느낄 정도로 정교했다면 우리의 직관은 양자적 현상을 기초로 형성되었을 것이고, 양자역학은 우리에게 제2의 천성으로 굳어졌을 것이다. 지금 뉴턴의 물리학이 뼈 속에 각인되어있는 것처럼(탁자에서 떨어지는 유리잔을 재빨리 잡을 수 있는 것은 고전역학으로 계산된 물체의 궤적을 직관적으로 알고있기 때문이다), 양자적 현상에도 거의 본능적으로 반응할 것이다. 그러나 우리에게는 이런 직관이 없으므로 수학과 실험을 통해 양자적 현실을 간접적으로 이해하는 수밖에 없다....
[‘의식’을 과학적으로 설명한다는 어려움]
우리는 아직도 의식의 경험을 과학적 언어로 설명하지 못한다. 시각과 청각, 그리고 감각이라는 지극히 개인적인 세계에 의식이 개입되는 과정을 밝히지 못한 것이다. 누군가가 “의식은 전통 과학의 바깥에 존재한다.”고 주장해도 딱히 반박할 근거가 없고, 빠른 시일 안에 발견될 것 같지도 않다. 사고에 대해 깊이 생각해 본 사람이라면, 의식의 실체를 과학적으로 해부하는 것이 얼마나 어려운 일인지 잘 알고 있을 것이다....
[두뇌 속 입자의 운동이 어떻게 감정과 감각을 낳을 수 있나?]
마음도 없고, 생각도 없고, 감정도 없는 입자의 무리가 어떻게 색감과 음감을 느끼고, 사랑과 증오를 느끼고, 기쁨과 슬픔을 느낀다는 말인가? 입자는 질량과 전기전하를 비롯한 몇 가지 특성을 갖고 있지만(전기전하와 비슷하면서 근본적으로 다른 핵전하 [nuclear charge]라는 것도 있다), 이런 양은 주관적 경험과 완전히 무관하다. 그런데 두뇌 속에서 진행되는 입자의 운동(이것이 두뇌의 전부이다)이 어떻게 감정과 감각과 느낌을 낳는다는 말인가?...
[자유의지를 물리 법칙으로 풀어낼 수 있나?]
우리의 개성과 가치, 그리고 자존감은 우리 스스로 만들어 낸 것 같지만, 이 모든 것이 타협을 모르는 물리 법칙이 낳은 결과라면 자유의지는 발 디딜 곳이 없어진다. 우리는 우주의 냉정한 법칙에 따라 이리저리 휘둘리는 장난감에 불과한 것 같다. 그렇다면 핵심질문은 다음과 같다. 생각도, 감정도 없는 입자의 횡포 속에서 자유의지가 살아남을 방법은 없을까? 자유의지마저 물리 법칙의 산물이라면, ‘나는 내가 만들어간다’던 인간 특유의 자존심은 사정없이 구겨진다. 그래서 많은 철학자들은 탈출구를 찾기 위해 끊임없이 고민해 왔고, 그들 중에는 자유의지를 위해 환원주의적 관점을 포기한 사람도 있었다. 우리가 개개의 입자(전자, 쿼크, 뉴트리노 등)를 지배하는 법칙을 깊이 이해하고 있다는 것은 실험 데이터가 입증하고 있지만, 인간의 몸과 두뇌를 구성하는 1천억 × 10억 × 10억 개의 입자들은 미시 세계에 적용되는 법칙에서 (부분적으로나마) 벗어나 있을 지도 모른다. 그렇다면 미시 세계에서 금지된 현상(특히 자유의지)이 거시 세계에 나타날 수도 있다....
[우주 역사를 통틀어 매우 희귀하고 특별한 시간을 겪고 있는 인류]
우리는 무상하기 그지없는 일시적 존재다. 그러나 우리가 존재하는 짧은 시간은 우주의 역사를 통틀어 매우 희귀하고 특별한 시간이다. 이 시간 동안 우리는 자기 성찰을 통해 만물에 가치를 부여하고, 형이상학적 가치를 창출했다. 영원히 변치 않을 유산을 남기고 싶은 마음도 있지만, 이미 우주의 타임라인을 조망한 우리는 그것이 이룰 수 없는 목표임을 잘 알고 있다. 그러나 소규모의 입자들이 모여서 현실을 인지하고, 자신을 돌아보고, 자신이 얼마나 단명한 존재인지를 깨닫고, 지칠 줄 모르는 열정으로 아름다움을 창조하고, 연결 관계를 확립하고, 우주의 미스터리를 풀었다는 것은 정말로 놀라운 일이 아닐 수 없다...
˝우리는 시간이 처음 흐르기 시작했던 시점부터 종말에 이르기까지 우주가 어떤 길을 걸어왔고, 또 어떤 길을 가게될지 알아볼 것이다˝
P. 29 새로운 사실이 밝혀질 때마다 우리의 근심은 더 커지기도 하고 가끔은 위안을 얻기도 하겠지만, 영원한 가치를 추구하는 본성은 인간이 존재하는 한 결코 사라지지 않을 것이다.
P. 65 제2법칙을 따라가다 보면 오늘의 상태는 오늘보다 엔트로피가 낮은 어제의 상태에서 비롯되었다는 결론이 내려진다. 이 논리를 계속 적용하면 어제는 그저께, 그저께는 그 그저께...로 소급되다가 결국은 엔트로피가 가장 낮았던 우주의 기원, 즉 빅뱅까지 도달하게 된다.
P. 103 핵력의 역할은 별로 중요하지 않다는 뜻이다. 그러나 내가 보기에는 ˝중력과 핵력이 동등한 자격으로 팀을 이뤄서 제2법칙을 수행하고 있다.˝라고 말하는 것이 더 공정한 것 같다.
P. 142 살아 있는 모든 생명체가 에너지를 얻는 과정은 전자가 점프하면서 진행되는 일련의 산화 환원 반응으로 요약할 수 있다.
P. 179 우주에는 물질이 있고, 마음을 가진 생명체도 존재한다. 물질은 마음에 영향을 주고, 마음은 물질에 영향을 준다. 그러나 이들은 분명히 다른 존재다. 현대 과학의 언어로 말하면 ˝원자와 분자에게는 사고 능력이 없다.˝
P. 261 신화의 기원을 설명하는 이론은 그 외에도 수없이 많지만, 아직은 뚜렷한 정설 없이 논쟁과 반론만 난무하고 있다.
P. 278 인간이 종교적 신념을 갖게 된 것은 신의 유전자를 물려받았거나 독실한 마음을 낳는 신체 기관 때문이 아니라, 진화에서 우위를 점하기 위해 장구한 세월 동안 투쟁해 왔기 때문이다
P. 345 학자들이 예술의 진화적 유용성과 사회 결속에 공헌한 정도, 그리고 고대인의 삶에 미친 영향을 아무리 열심히 파헤쳐도, 우리가 중요하게 생각하는 것들(삶과 죽음, 유한과 무한 등)을 표현하는 가장 획기적인 방법이 예술이라는 점에는 이견의 여지가 없다.
P. 396 2장의 첫머리에서 보았듯이, 20세기 지성을 대표하는 영국의 철학자 버트런드 러셀도 우주의 미래가 암울하다면서 신의 존재를 부정했다. 그러나 내 생각은 다르다. 우리를 비추는 빛과 우리가 떠올리는 생각은 단명하지만, 과학은 이것을 정말로 희귀하고, 경이롭고, 가치 있는 사건임을 여실히 보여 주고 있다.
P. 436 우리 우주에서 오랫동안 우주를 생각해 온 생명과 사고는 언제가 반드시 종말을 맞이할 것이다. 우리의 우주를 넘어 무한한 공간 저편 어딘가에 영원한 생명과 사고가 존재한다는 생각만으로 위안을 삼는 수밖에 없다. 우리는 영원을 상상할 수 있고 영원에 도달할 수도 있지만, 그것을 직접 만질 수는 없다.
P. 455 그렇다. 우리는 무상하기 그지없는 일시적 존재다. 그러나 우리가 존재하는 짧은 시간은 우주의 역사를 통틀어 매우 희귀하고 특별한 시간이다. 이 시간 동안 우리는 자기 성찰을 통해 만물에 가치를 부여하고, 형이상학적 가치를 창출했다.
P. 22 ˝인간의 삶이 유한한 것처럼 모든 생명 현상과 정신도 유한하다.˝
P. 35 ˝별과 행성, 그리고 생명체가 존재하지 않는 미래의 우주를 생각할 때, 지금 이 시대는 참으로 특별하다.˝
P. 57 ˝분자의 수가 작거나, 온도가 낮거나, 점유 공간의 부피가 작으면 엔트로피가 작고, 분자의 수가 많거나, 온도가 높거나, 점유 공간의 부피가 크면 엔트로피가 크다.˝
- 엔트로피에 대한 기본적인 설명의 결론
P. 72 ˝지금도 우주 곳곳에서는 증기 기관 내부의 엔트로피가 주변 환경으로 방출되는 것과 유사한 사건이 수시로 일어나고 있다. 계의 엔트로피가 감소하는 과정을 ‘엔트로피 2단계 과정‘이라 부르기로 하자.˝
P. 134 ˝모든 동물의 세포는 서로 비슷하다. 현존하는 모든 다세포 생물은 먼 옛날에 존재했던 단세포 생물의 직계 후손이기 때문이다.˝
P. 142 ˝모든 생명 현상은 최후의 쉼터를 찾아가는 전자(electron)의 여정이다˝
- 생명이 에너지를 처리하는 과정의 핵심이 ‘산화환원‘ 반응임을 의미한다.
P. 151 ˝자연선택에 의한 진화는 시행차오를 통한 혁신에 가깝다.˝
P. 187 ˝우리는 입자의 상호 작용으로부터 감정이 생성되는 과정은 모른다. 곧 ‘마음이 없는 입자가 어떻게 마음을 만들어내는가?‘라는 문제는 환원주의에 입각한 물리 법칙에 한계가 있음을 보여준다.˝
P. 219 ˝자유의지는 우리의 통제 영역을 벗어난 물리 법칙에서 온 것이 아니다.˝
˝당신의 행동은 자유의지와 무관하다 해도 당신이 책임을 져야 한다.˝
P. 302 ˝인간의 감정은 문화적 적응이 아닌 생물학적 적응과정의 산물이다.˝
- 찰스 다윈 <인간과 동물의 감정표현>에서 재인용
P. 319 ˝예술이란 불멸을 추구하는 행위다.˝(319)
- 키스 해링 Keith Haring
˝예술가는 죽음을 받아들이고 영원을 향한 갈망을 창조적인 작품으로 구현한다.˝(342)
- 브라이언 그린이 키스 해링의 표현을 조금 바꾸어 표현한 듯한 문장
P. 386 ˝생명 현상(두뇌활동 포함)은 엔트로피 폐기물(폐열 waste heat)을 외부로 방출해야만 한다.˝
- 물리학자 프리먼 다이슨이 물리학자의 관점에서 먼 미래의 생명과 마음을 예측하는 논문의 기본 전제
˝사고체 thinker가 생각과 휴식을 주기적으로 반복하면 영원히 생각할 수 있다˝
- 다이슨 논문...
P. 436 ˝우리 우주에서 오랫동안 우주를 생각해온 생명과 사고는 언젠가 반드시 종말을 맞이할 것이다.˝
P. 447 ˝모든 사람들이 정체성을 잃었다. 죽음이 없으면 단 한 사람이 모든 사람을 대신한다...나는 신이며, 영웅이며, 철학자이며, 악마이며, 세상 자체다. 이는 곧 내가 존재하지 않는다는 뜻이기도 하다.˝
- 루이스 보르헤스 <불멸 The Immortal>에 나오는 표현으로 보르헤스의 통찰이 감동적이기도 하고 놀랍다.
P. 456 ˝그렇다고 해도 우리가 존재한다는 것은 그 자체로 경이로운 일이다.˝
P. 21 지구뿐만이 아니다. 가까이 있건 멀리 있건, 우주의 모든 물질은 아주 잠깐 동안 존재하면서 쏟아지는 별빛을 반주 삼아 자신만의 춤을 추고 있다.
P. 12 우리는 뚜렷한 목적 없이 작용하는 법칙의 지배를 받으면서도 ˝나는 지금 어디로 가고 있는가?˝라며 끊임없이 자문하고 있다. 존재 이유가 확실치 않은 법칙에 자신의 운명이 좌우되고 있는데도, 그 안에서 의미와 목적을 찾고 있는 것이다.
이 책에서 우리는 시간이 처음 흐르기 시작했던 지점부터 종말의 순간(또는 그와 비슷한 ...
P. 13 이 여행길에서 우리의 길을 안내하는 길잡이는 다름 아닌 ‘과학적 탐구 방법‘이다.
P. 20 미국의 철학자 윌리엄 제임스는 이것을 두고 ‘기쁨의 원천에 서식하는 벌레‘라고 했다. 일과 놀이, 갈망, 노력, 사랑 등 인생을 풍부하게 만드는 모든 요소들은 다양한 실로 짠 직물처럼 우리의 삶 속에 치밀하게 엮여 있다가 죽음과 함께 모두 사라져 버린다.
P. 21 행성과 별, 태양계, 은하, 블랙홀에서 소용돌이치는 성운에 이르기까지, 그 어떤 것도 영원하지 않다. 개개의 생명체도 유한하지만, 사실 생명 자체도 유한하다. 칼 세이건이 ‘햇살에 흩날리는 먼지‘라고 표현했던 지구는 장차 불모지로 변할 우주에 핀 무상한 꽃이다. 지구뿐만이 아니다. 가까이 있건 멀리 있건, 우주의 모든 물질은 아주...
P. 22 인간 개인은 단명한 존재지만, ˝만물은 어디서 왔으며 어디로 가고 있는가? 우주는 어떤 섭리를 따라 운영되고 있는가?˝라는 질문의 답을 찾으려는 노력은 인류가 존재하는 한 결코 멈추지 않을 것이다.
영원한 가치를 추구하는 인간과 그들이 쌓아 온 과학적 지식-이것이 바로 이 책의 주제다.
P. 10 ˝인간은 죽음을 아는 유일한 존재다. 그 외의 모든 생명체들도 늙기는 마찬가지지만, 자신이 영원하다는 착각 속에 살아가고 있다. 모든 종교와 과학, 그리고 철학은 죽음을 극복하려는 몸부림에서 탄생한 것이다.˝
P. 31 의식적 사고는 영원히 계속될 것인가?
(중략)
우리가 지금 이곳에서 사고를 펼칠 수 있는 이유는 지구의 환경이 생명 현상과 사고에 우호적이었기 때문이다. 그래서 기후가 조금만 변해도 온갖 부작용이 나타나는 것이다.
P. 206 그라지아노는 우리의 의식이 마음속에 표류하는 것처럼 느껴지는 이유가 바로 이것 때문이라고 했다. 단순화된 도식을 선호하는 뇌의 성향이 무언가에 집중하는 자신에게도 적용되어, 집중을 유발한 물리적 과정이 무시되기 때문이다. 그래서 생각과 감각은 출처가 불분명하고 그저 머릿속을 떠다니는 것처럼 느껴진다.
P. 206 어려운 문제가 어려운 이유(의식이 육체를 초월하여 존재하는 듯한 느낌이 드는 이유)는 도식화된 정신모형이 ‘생각과 감각을 육체와 연결하는 두뇌 기능이 부각되지 않도록‘막고 있기 때문이다
P. 224 임의의 순간에 ‘나‘는 입자의 집합이며, 입자의 특별한 배열을 나타내는 약칭이다(이 배열은 역동적으로 변하고 있지만, 개인의 정체성을 유지할 정도로 충분히 안정적이다) 그러므로 나를 구성하는 입자의 행동이 곧 나의 행동이다. 그 저변에서 물리법칙이 나의 입자를 제어하고 있다는 것은 실로 놀라운 일이 아닐 수 없다. 나의 행동(입자...
P. 227 그리고 궁극적인 기원에서 자유로운 행동으로 초점을 바꾸면 확고하고 다양한 인간의 자유를 수용할 수 있다. - 디디
P. 339 ˝진정한 발견은 낯선 지역을 찾아갈 때가 아니라, 다른 눈으로 세상을 바라볼 때 이루어진다. 다른 사람의 눈, 수백 개의 다른 눈으로 세상을 바라보면 완전히 다른 세상이 모습을 드러낸다.˝ -
P. 450 ˝당신은 인간의 목숨을 너무 가볍게 여기는군요. 그렇다면 한 가지만 물어볼게요. 당신이 1년 뒤에 병으로 죽는 것하고 1년 후에 전 인류가 멸종하는 것, 둘 중 어느 쪽이 더 무서운가요?˝ -
P. 455 그렇다. 우리는 무상하기 그지없는 일시적 존재다. 그러나 우리가 존재하는 짧은 시간은 우주의 역사를 통틀어 매우 희귀하고 특별한 시간이다. -
P. 455 그러나 소규모의 입자들이 모여서 현실을 인지하고, 자신을 돌아보고 자신이 얼마나 단명한 존재인지를 깨닫고, 지칠 줄 모르는 열정으로 아름다움을 창조하고, 연결 관계를 확립하고, 우주의 미스터리를 풀었다는 것은 정말로 놀라운 일이 아닐 수 없다.
P. 10 수학적 증명은 영원불멸하기 때문에 매력적이고, 자연의 법칙도 영원히 변치 않기 때문에 우리에게 경외감을 느끼게 한다. 인간이 영원한 대상을 추구하는 이유는 자신의 삶이 영원하지 않다는 사실을 잘 알고 있기 때문이다. - Meyond
P. 46 일반적으로 대규모 집단은 개체 수준에서 알 수 없는 통계적 규칙을 갖고 있다. - Meyond
P. 164 슈뢰딩거는 1943년에 개최된 강연에서 ˝요즘은 과학의 발전 속도가 너무 빨라서, 한 사람의 지식으로 여러 전문 분야를 설명하는 것이 더 이상 불가능하다.˝라고 역설했다. - Meyond
P. 178 그러나 이야기의 주제가 의식이라면 사정이 달라진다. 시각과 청각, 기쁨과 슬픔, 안락함과 고통, 속 편함과 근심 등 내면의 감각에 관한 이야기는 1인칭 시점에서 서술되어야 한다. 이것은 모든 개인이 작가가 되어 내면의 목소리를 통해 들려주는 이야기다. 나는 주관적 세계를 경험할 뿐만 아니라, 그 세계에서 나의 행동을 스스로 통제한...
태양의 가호 아래 잠시 동안 존재하면서 존재의 의미를 찾는 것이야말로 우리에게 주어진 가장 고귀한 임무다 - 486_ksy
우주와 시간의 끝은 무엇일지
P. 21 칼 세이건 Carl Sagan이 ‘햇살에 흩날리는 먼지‘라고 표현했던 지구는 장차 불모지로 변할 우주에 핀 무상한 꽃이다. 지구뿐만이 아니다. 가까이 있건 멀리 있건, 우주의 모든 물질은아주 잠깐 동안 존재하면서 쏟아지는 별빛을 반주 삼아 자신만의 춤을 추고 있다.
P. 332 아인슈타인의 상대성이론과 바흐의 푸가는 생존과 아무런 관계도 없다.
그러나 이들이 남긴 작품‘은 인간이 지구를 지배하는 데 반드시 필요했던 능력을 보여 주는 대표적 사례다. - 호두파이
P. 57 분자의 수가 작거나, 온도가 낮거나, 점유 공간의 부피가작으면 엔트로피가 작고, 분자의 수가 많거나, 온도가 높거나, 점유 공간의부피가 크면 엔트로피가 크다.
P. 63 열역학 제1법칙은 시간이 흘러도 에너지의 총량이 변하지 않는다고선언한 반면, 제2법칙은 시간이 흐를수록 에너지의 품질이 저하된다고 선언하고 있다.
미래는 왜 과거와 다를까? 답은 간단하다. 미래에 발휘되는 에너지는 과거에 발휘되었던 에너지보다 품질이 떨어지기 때문이다. 미래는 과거보다엔트로피가 높다.
이것이 바로 볼...
P. 71 온도가 낮은 환경에서는 똑같은 열이 유입되어도 엔트로피의 증가량이 크다. 그래서 증기 기관은 유입된 열의 일부만을 차가운 외부로 방출해도 뜨거운 연료에서 얻은 모든 엔트로피를 처분할 수 있는 것이다. 물론 남은 열은 피스톤을 밀어내는 등 기계를 작동시키는 데 사용된다.
P. 72 하나의 물리계 안에서 엔트로피는 감소할 수도 있지만 주변 환경의 엔트로피 증가량이 내부의 감소량보다 많기 때문에, 엔트로피의 총량은 항상 증가한다. 그렇지 않다면 제2법칙은 진작에 폐기되었을 것이다.
시간이 흐를수록 무질서해지는 우주에서 별과 행성, 인간과 같은 질서 정연한 구조가 형성될 수 있었던 것은 순전히 엔트로피 2...
P. 78 우주는 처음 탄생할 때부터 질서와 무질서가 한데 어울려 춤을 추는 거대한 무도회장이었고, 앞으로도 그럴 것이다.
P. 79 현대우주론에 의하면 관측 가능한 우주(가장 강력한 망원경의 관측 범위 안에 존재하는 모든것)는 지금으로부터 약 140억 년 전에 초고온 초고밀도의 작은 덩어리 안에 응축되어 있다가 거대한 폭발을 겪으면서 빠르게 팽창하기 시작했다. 그 후 뜨거웠던 공간이 서서히 식으면서 입자의 속도가 느려졌고, 이들이하나로 뭉쳐 별과 행성 등 다양...
P. 90 공간의 작은 영역이 한참을 기다린 끝에 드디어 통계적으로 매우 희귀한 저-엔트로피 상태에 놓여서 밀어내는 중력이 가동되고, 그 결과 우주는 급격하게 팽창하기 시작했다. 이것이 바로 빅뱅이다. -
P. 212 자신의 췌장이 키모트립신를 만들어 낸다거나, 자신이 재채기를 일으킨다고 해서 자부심을 느끼는 사람은 없다.
...중략...
모든 사람은 췌장에서 키모트립신을만들고 재채기를 할 수 있지만, 나는 내가 생각하고 느끼는 것에 심오하고 고유한, 나만의 무언가가 들어 있다고 생각하고 싶다. 이것은 누구나 갖고있는 직관이어서,...
P. 104 우주는 물질의 내부에 갇혀 있는 엔트로피를 캐내기위해 기발한 방법으로 중력과 핵력을 차용하고 있다. 중력이 없으면 한 무리의 입자는 집 안에 가득 찬 냄새 분자처럼 균일하게 퍼지면서 엔트로피가 최대인 상태를 향해 나아간다. 그러나 중력이 개입되면 입자 무리는 무겁고 조밀한 덩어리로 응축되고, 여기에 핵융합이 가세하면서 엔트로피가더...
P. 122 별의 내부에서 생성되어 초신성이 폭발하거나 중성자별이 충돌할 때 우주 공간으로 뿌려진 원소들은 장구한 세월을 떠돌다가 거대한 기체 구름으로 뭉쳐서 별과 행성이 되고, 그중 일부는 우리의 몸이 되었다. 바로 이것이지금까지 당신이 보아 온 모든 물질의 기원이다. - 거리의화가
P. 135 모든 생명체가 공통적으로 갖고 있는 두 가지 특징이 이 사실을 더욱 강하게 뒷받침하고 있다.
그중 하나는 우리에게 친숙한 ‘정보 information‘다. 세포가 생명을 유지하기위해 정보를 저장하고 활용하는 방법은 생명체의 종류와 상관없이 거의 동일하다. 두 번째 특징은 에너지와 관련되어 있다. 즉, 모든 생명체에서 세포가...
P. 140 장작이 탈 때 나무에 함유된 탄소와 수소는 자신이 갖고 있던 전자를 공기 중의 산소에게 내주면서(앞서 말한 대로, 산소는 항상 전자를 애타게 찾고 있다) 서로 결합하여 물과 이산화탄소가 되고, 이 과정에서 에너지를 방출한다(그래서 불은 뜨겁다!). 산소가 전자를 포획했을 때, 흔히 ‘환원되었다reduced‘고 말한다(전자를 향한산...
P. 143 산화 환원에서 얻은 에너지는 모든 세포에 내장되어 있는 생물학적 배터리를 충전하는 데 사용되며, 충전된 배터리는 모든 세포에 에너지를 운반하고 공급하는 수송 전문 분자를 합성하는 데 사용된다. 이것은 매우 정교한 과정으로, 모든 생명체에서 동일한 방식으로 진행되고 있다.
P. 154 어떤 환경도 자원에는 한계가 있기 마련이다. 그러므로 분자 생태계에서긴 세월 동안 복제가 반복되다 보면 효율이 가장 높은 분자(빠르고 저렴하면서 통제 가능한 복제법을 개발한 분자)가 ‘최고 적응자‘라는 타이틀을 획득하고 생태계를 장악한다. 생물이나 무생물이나 마찬가지다. 복제 과정에서 자신에게 유리한 쪽으로 수정되면 유리한 고지를...
P. 161 이 세상에 물리 법칙을 거스르는 것은 존재하지 않는다. 그러나 당신 몸속의 수많은 분자들이 일사불란하게 움직여서 테이블 위에 놓인 커피 잔을 쥘 수 있는 것은 수많은 원자와 분자 배열에 들어 있는 생물학적 정보가 분자 단계에서 진행되는 다양한 과정을 제어하고 있기 때문이다.
간단히 말해서, 생명은 물리학이 지휘하는 오케스트...
P. 178 의식의 수준에서 우주를 이해하려면 완전히 개인적이면서 자율적이고 주관적인 현실에 대한 이야기가 필요하다.
의식의 본질을 생각하다 보면 완전히 다른 것 같으면서도 서로 긴밀하게연결된 두 가지 질문에 직면하게 된다. (1) 물질은 의식을 창출할 수 있는가? (2) 자율적인 의식은 두뇌와 몸을 구성하는 물질에 물리 법칙이 적용된...
P. 183 두뇌는 신경 섬유를 통해 접수된 신호를 빠르게 송수신하고, 생물학적 과정을 제어함으로써 적절한 반응을 유도할 수 있다. 단, 이런 놀라운 기능의 저변에 깔려 있는 신경 경로와 생리학적 세부 사항을파악하려면 복잡하기 그지없는 생물학적 회로를 전례 없는 정확도로 그려내야 한다. 물론 쉬운 일은 아니지만, 그동안 발표된 중간 결과를 보...
화가
P. 191 어느 쪽 손을 들어 주느냐에 따라 상황은 크게 달라진다. 의식이 물질에작용하는 물리적 힘을 통해 서술되는 것이라면 그 중간 과정만 알아내면되지만, 그렇지 않다면 현대과학의 범주 바깥에 있는 낯선 개념을 도입하여 기초부터 꿰어 맞춰야 하기 때문에 할 일이 엄청나게 많아진다.
P. 197 완벽한 물리학 이론을 구축하려면 외부로 드러난 정보뿐만 아니라 내면 세계의 정보까지 고려해야 하며, 각 정보의 역학적 변화를 서술하는 방정식도 개발되어야 한다.
내면 세계의 정보 처리 과정은 의식의 물리적 기반을 제공할 것이다.
P. 365 암흑에너지를 도입하면 공간이 팽창하는 이유를 설명할 수 있지만 이런것이 실제로 존재한다는 증거는 아직 발견되지 않았다. 관측된 적이 없으니 어떤 물리적 특성을 갖고 있는지도 오리무중이다. 그럼에도 불구하고 적정량의 암흑에너지를 도입하면 이론과 관측 결과가 매우 정확하게 일치하기 때문에 가속 팽창을 설명하는 정설로 자리 잡았다. 그...
P. 368 신축성 좋은 물방울무늬 옷감을 길게 잡아 늘이면 무늬들 사이의 간격이 멀어지는 것처럼, 공간이라는 직물에 새겨진 은하는 팽창하는 공간과 함께 멀어진다(물론 은하가 공간에 대해 완전히 정지해 있는 것은 아니지만, 팽창의 규모가 워낙 크기 때문에 무시해도 상관없다). 그리고 은하들 사이의 거리가 멀어질수록 이들 사이에 낀 공간도 커지...
P. 380 시간이 충분히 흐르면 물질 자체가 분해될 수도 있다. 생명체에서 별에이르는 모든 복잡한 물질과 모든 분자는 원자로 이루어져 있으며, 원자의중심에는 양성자protom가 자리 잡고 있다. 만일 양성자가 더 가벼운 입자(전자나 광자)로 붕괴되는 경향이 있다면, 모든 물질이 분해되면서 우주는 급격한 변화를 맞이할 것이다. 오늘날 우리가 ...
P. 387 ˝어떤 구조로 되어 있건 간에, 생각하는 존재(인간의 후손이라는 보장은 없으므로, 이것을 사고체思考體, Thinker라 하자)는 사고 과정에서 생성된 열을 외부로 방출할 수 있는가?˝ 사고체가 이 작업을 성공적으로 수행하지 못하면 자신이 생성한 엔트로피 속에서 과열되다가 결국은 타 버릴것이다. 그리고 팽창하는 우주에 적용되는 물리...
P. 393 사고체가 새로운 생각을 하고, 새로운 기억을 저장하고, 새로운 지적 영역을 탐험하기를 원한다면 기억을 지워서 열을 발생시키고, 겨울잠을 자는 전략을 채택해야 한다.
P. 399 생각하는 존재가 모두 사라진 후에도 물리 법칙은 자신이 해 왔던 일을계속할 것이다. 우주의 현실을 펼쳐 나가는 것, 그것이 바로 물리 법칙의 본분이다. 그리고 이 과정에서 양자역학과 영원은 강력한 결합을 형성한다.
양자역학은 모든 가능한 미래를 허용하는 아주 특별한 부류의 ‘꿈꾸는 몽상가‘다.
P. 401 엔트로피는 ‘하나의 거시 상태에 대응되는 미시적 배열의 수‘다.
P. 405 호킹의 논리는 대충 다음과 같이 진행된다. 양자역학에 의하면 임의의 작은 공간에서는 양자적 활동이 끊임없이 일어나고 있다. 아무것도 없이 텅빈 공간, 즉 에너지가 0인 공간에서도 양자적 활동은 멈추지 않는다. 어떻게 그럴 수 있을까? 에너지가 위아래로 요동치면서 ‘평균적으로 0을 유지하면 된다. 아무것도 없는 텅 빈 공간에서 입자...
P. 407 뜨거운 홍차를 마시건 타오르는 별을 삼키건, 자라나는 블랙홀이 제2법칙을 만족하는 것처럼, 축소되는 블랙홀도 제2법칙을 만족한다. 사건지선의 면적이 줄어든다는 것은 엔트로피가 감소한다는 뜻이지만, 블랙홀에서 방출된 복사는 넓은 우주 공간으로 퍼져 나가면서 엔트로피를 증가시킨다. 그리고 이 증가량은 블랙홀에서 감소한 양보다 많기 때...
P. 414 피터 힉스의 논리는 다음과 같이 전개된다. ˝공간이 정말로 텅 비어 있다면 입자들은 질량을 갖지 않았을 것이다. 그러나 입자는 분명히 질랑을 갖고 있으므로 공간은 무언가로 가득차 있어야 하며, 입자들이 지금과 같은 질량을 갖도록 갖춰져 있어야 한다.˝
P. 417 에너지가 충분하지 않은 입자가 장벽을 통과하는 현상을 ‘양자터널효과‘라한다.
지금까지 우리는 이곳에서 저곳으로 이동하는 입자의 양자터널효과를고려했지만, 장field도 이 값에서 저 값으로 바뀌면서 장벽을 통과할 수있다. 물론 힉스장도 예외가 아니다. 힉스장이 양자터널을 겪으면서 값이 바뀐다면 우주의 장기적인 운명도 커다란 ...
P. 427 볼츠만두뇌 가설의 핵심은 ˝마음과 같은 복잡한 구조체의 원재료인 입자를 복사radiation의 형태로 방출하는 우주지평선이 존재한다.˝는 것이다.
P. 434 지역우주는 무한히 많은데 이들이 겪을 수 있는 역사의 종류가 유한하다. 따라서 우리와 똑같은 역사를 겪는 지역우주가 어딘가에 존재할 수밖에 없다. 게다가 우리와 똑같은 지역우주는 한두 개가 아니라 무한히 많다. 그리고 제아무리 황당무계하고 말도 안 되는 역사라 해도, 그런 역사를 겪는 우주가 어딘가에 분명히 존재한다. 간단히 말해...
P. 436 우리 우주에서 오랫동안 우주를 생각해 온 생명과 사고는 언젠가 반드시 종말을 맞이할 것이다. 우리의 우주를 넘어 무한한 공간 저편 어딘가에 영원한 생명과 사고가 존재한다는 생각만으로 위안을 삼는 수밖에 없다. 우리는 영원을 상상할 수 있고 영원에 도달할 수도 있지만, 그것을 직접 만질수는 없다.
P. 457 정말로 그렇다. 우리가 존재할 수 있었던 것은 비슷한 확률을 놓고 치열한 경쟁을 벌이는 수많은 입자 배열들 속에서 특별한 배열이 최후의 승리를 거두었기 때문이다. 우연의 신이 우리를 한없이 축복하사, 자연의 법칙이라는 좁디좁은 깔때기를 통과하여 우리가 지금 이곳에 존재하게 된 것이다.
P. 458 춥고 황량한 우주를 향해 나아가려면 웅장한 설계도 같은 것은 잊어야한다. 입자에게는 목적이 없으며, 우주 깊은 곳을 배회하면서 발견되기를기다리는 궁극의 해답 같은 것도 없다. 그 대신 특별한 입자 집단이 주관적인 세계에서 생각하고, 느끼고, 성찰하면서 자신만의 목적을 만들어 내고있다. 그러므로 인간의 상태를 탐구하는 여정에서 우리.
"브라이언 그린, 우주의 시작과 끝"
책을 여행에들 많이 비유한다. 책 속의 공간적 배경이 실제 내 현실과 달라서도 그렇지만, 사실 탈 현실적 감각에 가장 큰 영향을 주는 이유는 시각의 줌 인 혹은 줌 아웃 때문일 거라 생각한다. 일상을 살 때 보이지 않던 작은 세계에 현미경을 댄 듯 확대하거나 인간이 점으로 보일 때까지 축소하여 거시적 진실을 보여주는 책을 읽고 현실로 돌아오면, 모든 게 낯설게 느껴지기 마련이다. 이 책은 우리가 상상할 수 있는 가장 큰 광각 렌즈를 장착했다. 브라이언 그린은 이번 책에서 우주의 탄생부터 종말까지를 다룬다.
초끈이론을 대중에게 설명하던 이 과학자는 이제 광활한 우주의 시공간에서 인간 존재의 의미를 찾는다. 그는 우주 대폭발의 순간부터 우주 마지막 순간까지의 여정을 안내하면서 생명체는 어떻게 생겨났는지, 인간의 의식은 어떻게 진화했는지, 영원을 향한 인간의 갈망은 어떻게 발현되어 왔는지 살핀다. 철학과 과학의 경계가 불분명한 이 책의 추천사에 한정훈 교수는 "이제 그는 철학자, 역사학자, 사상가의 지위에 도전한다."고 썼다. (만물의 무상함 앞에서 이런 구분도 무의미하겠지만) 그는 이번 책으로 새로운 반열에 올라선 것 같다.
《엘러건트 유니버스》《우주의 구조》등 수 년 마다 명저를 집필하며, 칼 세이건 이후 최고의 ‘대중 과학 전도사’로 불린 브라이언 그린이 10여 년 만에 새 책을 썼다. 미국 현지에서는 2020년 출간되어 즉각 아마존 과학 분야 1위를 차지하는 등 이미 크게 화제된 바 있다. 미래엔 와이즈베리는 카이스트 출신 과학전문 번역가 박병철 박사에게 의뢰해 장장 1년여에 걸친 고된 번역작업 끝에 한국어판 《엔드 오브 타임》을 출간했다.
《엔드 오브 타임》은 그의 지난 책들과 결이 조금 다르다. 브라이언 그린 특유의 이해하기 쉬운 문장으로 대중을 향해 강의하듯 특정 물리학 이론을 설명하던 과거 저서들과 비교하면, 이번 책은 독백에 가깝다. 물리학자로서 연구와 탐구를 넘어선, 지난 10여 년간의 철학적 성찰이 느껴진다.
물론 책의 모든 문장은 과학적이고 논리적인 사고를 바탕으로 쓰였다. 다만 그 사고의 방향이 어떤 하나의 과학이론만을 향한 게 아니라 우주와 생명, 인간의 정신에 이르기까지 다방면으로 뻗어 있다는 점이 다르다. 그는 인류가 지금껏 설명해내기 위해 시도해온 수많은 과학적 미스터리들이 여전히 풀리지 않은 채 남아 있다는 사실을 정직하게 밝히면서도, 최선을 다해 문제의 중심으로 파고든다.
목차
1장. 영원함의 매력 - 시작과 끝, 그리고 그 너머
2장. 시간의 언어 - 과거와 미래, 그리고 변화
3장. 기원과 엔트로피 - 창조에서 구조체로
4장. 정보와 생명 - 구조체에서 생명으로
5장. 입자와 의식 - 생명에서 마음으로
6장. 언어와 이야기 - 마음에서 상상으로
7장. 두뇌와 믿음 - 상상에서 신성(神聖)으로
8장. 본능과 창조력 - 신성함에서 숭고함으로
9장. 지속과 무상함 - 숭고함에서 최후의 생각으로
10장. 시간의 황혼 - 양자, 개연성, 그리고 영원
11장. 존재의 고귀함 - 마음, 물질, 그리고 의미
저자 및 역자
브라이언 그린 (Brian Greene)
초끈이론과 우주론 등을 이론물리학계의 선두에서 이끄는 브라이언 그린은 25개국을 넘나들면서 기초물리학 및 고급물리학을 강의한 세계적인 물리학자이다. 끈이론의 신비를 쉽고 명쾌하면서도 우아한 언어로 표현한 글로벌 베스트셀러인 《엘러건트 유니버스》를 집필한 저명한 과학저술가로 《우주의 구조》 《블랙홀을 향해 날아간 이카루스》 등 출간하는 책마다 전 세계 물리학자들의 이목을 집중시키며, 〈뉴욕타임스〉와 아마존 논픽션 분야 베스트셀러에 오르는 등 인류과학사를 빛낼 걸작이라는 찬사를 받고 있다.
수상 : 2000년 론 플랑 과학상 Rhone Poulenc Science Books Prize
최근작 : <엔드 오브 타임>,<멀티 유니버스>,<블랙홀을 향해 날아간 이카로스> …
박병철 (옮긴이)
연세대학교 물리학과를 졸업하고 한국과학기술원(KAIST)에서 이론물리학 박사 학위를 받았습니다. 30년 가까이 대학에서 학생들을 가르쳤으며 지금은 집필과 번역에 전념하고 있습니다. 어린이 과학동화 《별이 된 라이카》, 《생쥐들의 뉴턴 사수 작전》, 《외계인 에어로, 비행기를 만들다!》를 썼습니다. 2005년 제46회 한국출판문화상, 2016년 제34회 한국과학기술도서상 번역상을 수상했으며, 옮긴 책으로는 《페르마의 마지막 정리》, 《파인만의 물리학 강의》, 《평행우주》, 《신의 입자》, 《슈뢰딩거의 고양이를 찾아서》 등 100여 권...