클라이언트 유니버스 서버 모델의 이해

‘태초의 정보가 있었다.’
이런 이야기 들어보셨나요?

익숙한 이야기는 아닐거에요. 저도 연구소 4년차 쯤 들어본 이야기 같아요.
시뮬레이션 우주의 가장 태초의 모습을 표현한 겁니다. 시뮬레이션은 결국 창조주가 있는 거니까, 창세기를 인용한 건 꽤 유쾌해 보이네요.
왜 태초에 정보가 있었을까요? 이것을 설명하는 건 쉽지 않지만, 꽤 가볍게 말하려고 노력할게요.
만약 중간에 이해를 못해도 그냥 계속 보세요.
어차피 계속 반복적으로 이야기를 할 것입니다.
혹시 읽다가 지루하면 백스페이스를 누르세요.

우주가 팽창한다는 것은 모두가 알고있습니다. 사람들은 생각했어요. 그럼 반대로 시간을 거꾸로 돌리면 우주는 계속 쪼그라들어 하나의 점이 될 것이고 그 점은 만물의 시작이라고 믿었죠. 하지만 거기에는 많은 모순이 있었어요. 점이 하나가 아니라는 것부터 시작하면 끝이 없지만, 가장큰 문제는 끝없이 방충되는 에너지였죠. 작은 점에서 만물이 쏟아지게 하려면 에너지가 필요한데, 어디서 그렇게 무한한 에너지가 나왔는지 도저히 알 수 없었죠. 일단 팽창(폭발)을 시작했어도 팽창하는 속도는 줄어 들어야 정상잖아요. 하지만 우주의 팽창 속도는 계속 증가하고 있어요. 이것은 팽창으로 지속적인 에너지를 생산하거나 외부에서 에너지를 지원을 받는다는 뜻입니다. 우선 우주를 팽창시키는 미지의 힘을  일단 암흑에너지라고 합시다.

아직도 아이슈타인의 일반상대성이론은 모든 맥락에서 올바른 예측을 했으며, 그 어디에도 암흑에너지의 직접적인 증거는 없다고 주장하는 사람도 있습니다. 우주의 구성 자체가 불안정하기 때문에 암흑에너지의 존재 유무에 관계없이 ‘균일한 우주 팽창’ 가설은 잘못되었다고 주장하는데, 그걸로는 지평선 문제를 해결할 수 없어요. 당연히 그 주장은 지평선의 문제 자체를 부정하고 있어요. 그 주장이 이미 옳다면, 중력장 방정식에 군더더기 요소(암흑에너지)를 무엇 때문에 추가하겠어요? 아무튼 갑자기 어려운 이야기를 했는데 암흑에너지는 있어요. 그러니 앞에 했던 이야기는 신경쓰지 않아도 좋아요.

사람들은 암흑에너지의 정체가 궁금했어요. 물론 우주는 시뮬레이션의 프로그램이니까, 외부에서 에너지를 공급하는 에너지라고 생각해버리면 그만입니다. 그럼 더이상 저희의 물리엔진으로 설명하지 않아도 괜찮죠. 하지만 그러면 위에서 아이슈타인의 일반상대성이론은 모든 맥락에서 올바른 예측이라고 말하는 것과 뭐가 다르겠어요. 그리고 창조주는 왜 계속 에너지를 공급하며 우주를 팽창시켜야하죠? 그건 너무 비효율적 아닌가요? 그럼 암흑에너지를 우주가 스스로 생산한다고 생각하는게 올바를 것입니다. 그러면 우주는 자가발전하는 영구기관이라는 뜻이 됩니다. 그것도 팽창 속도가 증가하고 있으니 효율이 계속 좋아지는 영구기관입니다 마치 엔트로피의 역전이 일어나는 것 처럼 보이기도하네요.(정말 엔트로피의 역전 혹은 감소는 아닙니다. 그냥 그렇게 보이기도 하여 놀랐다는 거죠. 엔트로피의 역전은 너무 유사과학 느낌이죠. 이 부분도 가벼운 농담이니 넘겨버려도 괜찮습니다)

영구기관은 열역학 법칙을 위반하니 존재할 수 없습니다. 일단 엔트로피 그러니까 제2법칙은 넣어두고 에너지보존의 법칙에서부터 벗어난다고 생각할 수 있어요. 만약 우주가 팽창하면는데 밀도가 줄지 않는다면 어떨까요? 그렇다면 우주가 팽창하는 만큼 질량이 늘어날 것입니다. 그리고 그 질량이 음의 질량이라면 우주는 계속 팽창이 가능할뿐 아니라 에너지 보존 법칙에서도 깨트리지 않습니다. 계속 증가하는 우주의 질량이 암흑 에너지의 실체인 것이죠. 이해가 어렵다고요. 뒤에서 다시 한번 설명할게요. 걱정마세요.

문제는 팽창의 속도가 계속 빨라진다는 것인데, 많은 가설은 있지만 아직 해결하지 못한 숙제입니다. 저도 오늘 하나의 가설을 소개하죠. 먼저 문제의 근본은 팽창보다 질량이 조금이라도 빠른게 증가한 순간이 존재했다는 겁니다. 물론 질량이 늘었다는 건 그만큼 또 팽창을 한다는 거고요. 계속 질량이 증가하고를 팽창이 일어나고를 반복하며 가속이 붙습니다. 안 그래도 미친듯이 빠르게 팽창하는 우주를 어떤 힘이 가속 시켰다는 의미입니다.

질량이 언제 어떻게 늘었는지 알아보기 전에 우주의 질량이 무엇인지 알아봅시다. 우주의 질량은 결국 정보의 양입니다. 정보 그 자체라고 할 수 있죠. 이것을 위해서 블랙홀을 설명해야되는데, 블랙홀과 사건의 지평선 정도는 설명하지 않아도 괜찮겠죠? 호킹 복사같은 자잘한 것들을 포함해서요. 기초상식이니 오늘은 일단 간단한 설명하고 넘어가겠습니다. 블랙홀이 빨아들이는 모든 것은 밖으로 나올 수 없지만, 블랙홀의 경계면에 모든 물리적 정보를 남긴다는 것입니다. 그리고 그 부분을 우리는 사건의 지평선이라고 부르죠.

블랙홀 뿐아니라 어떤 영역에서도 그 영역 내부의 물리적 현상에 관한 모든 정보는 경계면에 완전히 저장되는 것은 정설에 가깝습니다. 홀로그래피 우주론은 여기서 합리적인 의심을 합니다. 그렇다면 블랙홀의 실체는 사건의 지평선이 아닐까? 우주의 본질이 정보라고 한다면, 경계 면에 저장된 정보가 실체라고 하는 것이 꽤 합리적으로 보입니다. 하지만 실체라고 불리는 정보가 우주를 구성하는 방법을 설명할 수 있어야 합니다. 이 우주론은 사건의 지평선에 입력된 정보를 투사된 영상이 지금의 우주라고 이야기 합니다. 어렵다고요? 저 역시도 이해가 조금 어렵네요. 정보가 블랙홀에 저장된건 이해하지만, 우주가 어떻게 투사가 되었는지 명확히 알기 힘들어요. 물질과 빛이 정보를 운반하여 우주라는 영상이 투사된다고 하는 데, 이해하기를 포기하겠습니다. 저로서는 무리 입니다.

저는 사실은 반대 아닐까 의심을 합니다. 결론부터 이야기 하자면 블랙홀을 뒤집어 놓은 화이트홀 혹은 블랙홀의 내부가 우리 우주는 유사합니다. (사실 둘다 아닌것 같지만 그렇게 비유하는 게 이해하기 좋을 것 같아요.) 자! 처음부터 정리해보죠. 블랙홀은 무한히 공기가 들어가는 풍선인데 들어가는 공기의 정보가 입구에 모두 저장이 된다는 것입니다. 그리고 풍선이 얼마나 커지던 외부에서는 좁은 입구만 보이죠. 우리의 우주는 풍선 안 공기입니다. 그리고 블랙홀의 정보가 사건 지평선의 면적과 비례하듯 우주의 정보는 우주 경계면과 비례합니다. 그러니까 풍선의 입구 뿐아니라 모든 부분에 정보가 있다는 겁니다. 그런데 풍선으로 비교하기에 단 하나의 차이점이 있네요. 제가 생각하는 모형은 입구가 없어요. 왜냐면 저희는 블랙홀 처럼 어디서 빨려 들어온 존재도 밖으로 나갈 수도 없는 풍선 안에서만 존재하기 때문입니다. 간단히 하자면 우주의 물질은 화이트홀처럼 정보를 우주의 경계면으로 내뿜고 있는 거죠. 이제 내부에서 생성된 정보가 경계면으로 향하는 힘이 결국 암흑에너지이고 그 힘으로 우주가 팽창되고 있다는 것이 조금은 이해가 될까요? 정보가 움직이는 힘이 암흑에너지이며 우주의 질량을 증가시키는 요인 역시 정보가 늘어나는 양이라는 것입니다. 결국 모든 것은 정보이며 정보가 빛도 물질도 포함한 모든 것을 움직이는 에너지도 정보입니다. 여기서 우주의 경계면을 서버 그리고 안에 물질을 클라이언트로 비유하는 모델이 클라이언트 유니버스 서버 모델(client_universe_server_model)입니다. 우주의 경계면의 정보와 우리의 뇌를 직접 연결하려는 노력이 뇌데이터통신이고요. 여기부터가 제 전공이지만, 이야기가 길어지니 이 부분도 넘어가죠.

여기서 잠시 앞으로 돌아가 우주가 팽창하는 것이 비효율적이라고 이야기 했던 것 부분 기억하시나요. 우주의 경계면이 모든 물리 현상을 기록한 정보면 팽창이 비효율적이라는 오명을 조금은 벗을 수 있겠군요. 다시 한 번 블랙홀을 들여다 볼까요. 무엇이 보이나요? 그렇죠. 블랙홀 속은 아무것도 안 보입니다. 우주를 사용하는 유저도 직접 우주의 내부는 볼 수는 없을지도 모르겠네요. 모니터 처럼 경계면으로 아웃풋이 되는 정보만 볼 수 있을지 않을까요?

정보가 아웃풋 되기까지 프로그래머의 시간으로 얼마나 걸릴지 모르겠지만, 생각보다 빠르지 않을 수 있을 것 같아요. 마치 경마에 베팅하고 결과를 기다리듯 천천히 결과를 기다리고 있지는 않을까요. 혹시라도 그렇다면 더욱 우주는 정확한 시뮬레이션이라고 밖에 볼 수 없어요. 이건 마치 야구경기를 분석하고 베팅하는 것과 같다는 느낌을 지울 수 없거든요. 저희가 야구에 베팅할 때 팀의 승리뿐 아니라 타자가 몇 번째 공을 맞출지 출루율은 어떨지 모든 부분에 베팅하잖아요. 또 그 데이터를 분석하기 위해 시뮬레이션 프로그램을 구동하고요. 우주의 사용자 역시 우주의 현재 정보로 계속 미래의 확률을 계산하며 즐거워 할 수도 있어요. 사실 여기부터 현재와 미래를 나누는게 맞는지 모르겠네요. 그들에게는 물리적 상태의 변화겠죠. 그것이 우리 삶과 무슨 소용이 있겠냐만은...

아차! 그럼 블랙홀은 뭐냐고요. 그저 단순한 압축파일은 아닐까요? 블랙홀은 압축파일, 사건의 지평선은 미리보기라고 하죠. 블랙홀에 집착할 필요는 없어요. 잠시 설명하기 위해 가져온 예시일 뿐입니다. 중요하지 않아요.

자! 다시 우주의 팽창 가속에 관하여 이야기 합시다. 앞서 이야기했지만, 우주의 질량이 늘었다는건 정보가 늘었다는 겁니다. 우주가 생산하는 정보가 급작스레 늘었다는 겁니다. 그러면 아마도 여러분은 이렇게 생각하시겠죠. 자연상태에서 인간이 주고받는 정보의 양은 한계가 있지만, 기술의 발전으로 많은 정보를 주고 받았으니 정보가 증가한 것은 당연하다고요. 그건 아닙니다. 앞서 이야기 했지만 여기서 정보는 물리 현상을 기록한 정보입니다. 그러면 다시 우주선을 개발하고 자동차가 늘어나 물리 정보가 많이 증가 했다고 이야기하겠죠. 그것 역시 아닙니다. 만약 인간이 빛보다 빠른 물질을 발명 하면 혹시 의심할 여지가 있지만 아직 그런건 없잖아요. 만약 빛보다 빠른 물질을 인간이 통제해도 정보의 양은 변하지 않을 확률이 높아요. 결국 여기는 아직 미지의 세계죠. 하나 께름칙 것이 있어요. 이건 예전 트위터에 이야기한 건데, 임상 실험에서 우주경계면에 데이터를 사람에게 직접 연결 했더니, 정보가 빠르게 업로드가 되었다고… 그건 어떻게든 정보가 늘어난 것 아닐까요? 찝찝하지만… 이건 당장의 문제는 아닌것 같아요, 왜냐면 팽창의 시작이 정확히 언제인지 알 수는 없지만, 적어도 임상 실험보다 빨랐거든요. 첨부파일을 보면 무려 2019년 기사니까 지금보다 몇 십년에도 이미 팽창은 가속화 되고 있었어요. 그러니 아마도 아닐겁니다.

하지만 저에게 또 하나의 가설이 있어요. 정보(질량)보다 팽창이 먼저 일어난 것은 아닐까요? 외부에서 개입되지 않았다고 어떻게 믿죠? 아니 아까처럼 우리가 엄청나게 다양한 방식에 배팅이 가능한 스포츠 토토라면 충분히 해킹 시도가 있었지 않겠어요? 그게 아니라면… 다른 우주에서 온 메세지 일지도 모르죠. 아무튼 여기는 그냥 헛소리 입니다. 저도 여기부터는 알 수가 없네요.

세상이 시뮬레이션이라도 아마 영화 매트릭스와는 많이 다를거에요. 어느 순간 꿈에서 깨어나듯 현실로 돌아가는 것을 상상은 하지마세요. 현실은 그렇지 않아요. 현실이 시뮬레이션이 아니라는 이야기가 아닙니다. 여러분의 시공간은 시뮬레이션이자 현실이라는 이야기죠. 다른 차원(정확히는 상위 차원)에서 눈을 뜨고 프로그래머를 만나는 일은 없을 겁니다.

또한 다중 우주를 떠올리겠죠. 나와 비슷한 내가 엄청 많이 존재하는 것 말이에요. 그렇게 여러분은 무언가의 복제본은 아닐거에요. 굳이 이야기의 분기점을 만들어 모든 결말을 보고 싶을까요?
제가 아침으로 사과를 먹는 우주와 해장국을 먹는 우주를 모두 확인하고 싶은 마음은 아무도 없을거라는 겁니다. 하지만 다른 우주가 존재할 여지는 많아요. 만약 제가 우주를 창조했다면, 모든 우주의 물리법칙은 다를거에요. 그게 재미있지 않겠어요. 그러니까 이 우주는 아마도 유일할 거에요. 굳이 아침에 해장국을 먹은 나의 우주를 확인하고 싶은 분에게는 죄송하네요. 아무튼 내일은 좀 더 재미있는 이야기를 해보죠. 이건 저에게도 재미 없는 이야기였어요.

박스안에 고양이가 살아있는 것과 죽어있는 것이 동시에 존재한다거나 사건의 지평선에 고양이가 살은 것도 죽은 것도 사실이라고 이야기보다 훨씬 상식적으로 설명하려고 했는데 중간에 저도 지루해져 버렸네요. 그래도 질문이 있다면  대답할게요. 재미있다면....

그럼 결국 정보가 우주의 99% 이상을 차지하게 되는 미래에서 기다리고 있겠습니다.