라플라스의 도깨비

3. 라플라스의 도깨비에 대한 엇갈리는 의견들

라플라스의 도깨비라는 개념은 발표된 이후 여러 관점에서 다양한 의견이 제시되었다.

• 부정적인 견해: 던칸 와츠는 복잡계에서는 작은 요인들이 예측 불가능한 결과를 초래할 수 있으므로, 라플라스의 도깨비가 단순계에서만 효과가 있다고 주장했다.^[9] 카오스 이론은 결정론적 시스템이 예측 불가능한 동작을 보일 수 있음을 설명하며, 나비 효과처럼 초기 조건의 미세한 차이가 큰 결과를 낳을 수 있다는 점에서 라플라스의 도깨비와 모순된다고 지적되기도 한다.^[9] 최대 엔트로피 열역학은 열역학적 과정의 비가역성을 강조하여 라플라스의 도깨비의 가역성 전제와 상반된다.^[6] 양자 역학의 코펜하겐 해석에 따르면, 불확정성 원리는 위치와 운동량을 동시에 정확하게 알 수 없다는 것을 보여주며, 이는 라플라스의 도깨비의 전제와 모순된다.^[8]
• 무한 후퇴에 의한 반론: 라플라스의 도깨비를 우주의 일부로 간주하면, 미래 예측을 위해 무한히 많은 컴퓨터가 필요하게 되어 모순이 발생한다. 그러나 라플라스의 도깨비를 "예측하는 세계의 일부가 아닌 지성"으로 정의하면 이 반론은 타당하지 않다.
• 자연의 획일성에 대한 반론: 현대 물리학은 자연 현상이 획일적인 법칙에 따른다고 가정하지만, 자연의 획일성에 대한 철학적 논의는 이를 신중하게 다룬다.^[1] 만약 법칙을 따르지 않는 대상이 있다면 라플라스의 도깨비는 성립하지 않는다.^[1]
• 자유 의지에 의한 반론: 인간에게 자유 의지가 있다면, 라플라스의 도깨비의 예측과 반대되는 행동을 의도적으로 함으로써 예측을 붕괴시킬 수 있다. 그러나 자유 의지와 결정론은 상반되는 개념이므로, 자유 의지가 존재한다면 결정론에 기반한 라플라스의 도깨비는 부정된다.

3. 1. 부정적인 견해

3. 2. 무한 후퇴에 의한 반론

3. 3. 자연의 획일성에 대한 반론

3. 4. 자유 의지에 의한 반론

4. 최근의 경향

최근 들어 우주의 계산 능력, 즉 라플라스의 도깨비가 무한한 양의 정보를 처리하기 위해 가져야 할 계산 능력에 한계가 있다는 주장이 제기되었다. 이 한계는 우주의 최대 엔트로피, 빛의 속도, 그리고 정보를 플랑크 길이만큼 이동시키는 데 걸리는 최소 시간을 기반으로 하며, 그 값은 약 10¹²⁰ 비트 정도인 것으로 나타났다.^[15] 따라서 이보다 더 많은 양의 데이터를 가진 모든 물체는 우주가 지금까지 흘러온 시간을 모두 사용하더라도 정확하게 계산할 수 없다. 2012년에는 이에고르 레즈니코프가 라플라스의 아이디어가 불가능하다는 것을 논리적으로 간단하게 증명했는데, 그는 도깨비가 자신의 미래 기억을 예측할 수 없다고 주장한다.^[16]

라플라스의 사고실험은 결정론에 기반을 두고 있어, 확률이 중요한 역할을 하는 양자 역학 이론과는 양립하기 어렵다. 1927년 베르너 하이젠베르크는 불확정성 원리를 발견했는데, 이는 한 물체의 위치와 운동량을 동시에 정확하게 알 수 없다는 원리이다. 이로 인해 자연에는 측정의 한계가 있으며, 이는 기술이나 방법의 문제가 아니라 자연의 본질임이 밝혀져 라플라스의 도깨비 개념은 폐기되었다.^[19] 결정론을 가정하는 라플라스의 도깨비는 불확정성을 규정하는 코펜하겐 해석과는 양립할 수 없다. 그러나 다중 세계 해석이나 드 브로이-봄 해석과 같이 결정론적 해석도 존재한다.^[8]

한편, 라플라스의 도깨비가 평행우주나 대체 차원에 존재하며 데이터를 얻고 계산할 수 있다면 시간 제한이 의미 없을 것이라는 이론도 있다. 데이빗은 300-qubit 양자컴퓨터의 계산으로 평행우주의 존재를 증명할 수 있다고 주장한다. 이처럼 라플라스의 도깨비와 결정론은 학계에서 여전히 논쟁 중이다.

20세기에 양자론이 대두되면서 고전 물리학으로 설명할 수 없는 현상들이 알려졌고, 라플라스의 도깨비 개념은 낡은 것으로 여겨지기도 한다.^[20]

표준적인 코펜하겐 해석에서 양자 요동은 확률적 결과를 낳으며, 이는 측정 오차가 없거나 교란이 작을 때도 발생한다. 일반적인 설명에서는 라플라스의 도깨비와 하이젠베르크의 불확정성 원리를 연결하지만, 오자와 부등식에 따르면 특정 조건에서 위치와 운동량을 동시에 정확하게 측정하고 위치 측정 시 운동량 교란을 최소화하는 것이 가능하므로 주의해야 한다.^[22]

4. 1. 계산 능력의 한계

4. 2. 양자 역학과 결정론

5. 문화와 학문에 끼친 영향

라플라스의 도깨비는 여러 대중 매체와 학문에 영향을 주었다.^[19]

5. 1. 대중 매체와 결정론

참조

_[1] 웹사이트 Does God Play Dice? https://www.hawking.[...]
_[2] 서적 A Philosophical Essay on Probabilities https://archive.org/[...]
_[3] 서적 A Philosophical Essay on Probabilities Dover Publications 1951
_[4] 논문 On the origins and foundations of Laplacian determinism https://hal.archives[...]
_[5] 논문 Who let the demon out? Laplace and Boscovich on determinism
_[6] 웹사이트 Information Theory and Statistical Mechanics http://bayes.wustl.e[...] 2022-03-22
_[7] 웹사이트 Section de Mathématiques Université de Genève http://www.unige.ch/[...] 2017-07-23
_[8] arXiv Another Survey of Foundational Attitudes Towards Quantum Mechanics
_[9] 서적 The Stanford Encyclopedia of Philosophy https://plato.stanfo[...] Metaphysics Research Lab, Stanford University 2016-03-22
_[10] 논문 Physical limits of inference http://ti.arc.nasa.g[...]
_[11] 논문 Theories of almost everything http://www.astro.uhh[...]
_[12] 간행물 Rejection of Laplace's Demon https://dx.doi.org/1[...] 2014
_[13] 서적 A Brief History of Time Bantam Books 1988
_[14] 논문 The reversibility paradox: Role of the velocity reversal step https://rdcu.be/dmmu[...] 2023
_[15] 논문 If the Universe Were a Computer http://focus.aps.org[...] American Physical Society 2002-05-24
_[16] 논문 A class of deductive theories that cannot be deterministic 2012-05-22
_[17] 웹사이트 ラプラスの魔とは https://kotobank.jp/[...]
_[18] 문서 大辞林 (第三版)
_[19] 논문 "Ignoramus, Ignorabimus" ――われわれは知らないし，知らないであろう―― https://cir.nii.ac.j[...] 福岡大学 2003-12
_[20] 논문 半導体の歴史-20世紀前半 量子力学の誕生 〈前期量子論〉 - 2008-09
_[21] 논문 Rejection of Laplace's Demon https://www.tandfonl[...] 2014-06-01
_[22] 논문 不確定性原理の新しい姿 https://www.math.cm.[...] 岩波書店 2012-07
_[23] 문서 A Theory of Natural Philosophy MIT Press 1763