아닐 세스의 '내가 된다는 것' 책 요약 (10장: 물속의 물고기)

존재의 의미와 생명의 본질

우리가 '존재한다'라고 말할 때, 그 의미는 단순히 우리 주변의 것들과 구별되는 경계를 가진다는 것을 넘어섭니다. 예를 들어, 물 잔에 잉크 한 방울이 떨어지면 잉크는 곧 물과 섞여 그 고유성을 잃지만, 기름 한 방울은 물 위에 떠 있으면서도 그 경계를 유지합니다. 이러한 현상은 장기간에 걸쳐 변화하는데, 바위가 침식되어 먼지가 되듯, 기름도 결국은 그 고유성을 잃게 됩니다. 하지만 생명체는 이와 달리, 시간이 지나도 스스로 경계를 능동적으로 유지하며 환경과 자신을 명확히 구분합니다. 이는 생명체가 생존하기 위해 필수적인 기능입니다.

 

엔트로피와 생명의 도전

생명체는 자신의 내부 상태를 통제하며 엔트로피, 즉 무질서도를 낮은 수준으로 유지합니다. 이는 열역학의 제2법칙과 대조적인 현상으로, 이 법칙에 따르면 고립된 시스템의 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가하기 마련입니다. 그러나 생명체는 이 법칙을 일시적으로 거스르며, 자신의 내적 구조와 기능을 유지합니다. 이는 생명체가 본질적으로 불안정한 상태를 지속적으로 관리하며 존재하는 것을 가능하게 합니다.

 

자유에너지 원리와 생명의 유지

자유에너지 원리는 생명체가 자신의 내부 상태를 안정적으로 유지하기 위해 필요한 에너지를 최소화하려는 원리입니다. 생명체는 예측 가능한 환경에서 예상되는 상태를 적극적으로 찾아내고 유지함으로써, 생존 가능성을 높입니다. 예를 들어, 통계적으로 대부분의 물고기가 물속에 존재하는 것처럼, 생명체도 자신이 살아남을 수 있는 조건을 예측하고 그에 맞추어 행동합니다.

 

예측과 생명의 적응

이러한 모든 과정은 생명체가 환경을 예측하고, 그에 따라 적응하는 능력을 반영합니다. 생명체는 자신의 생존을 위해 반복적으로 놓이게 될 특정 상태를 적극적으로 찾아내고 그 상태를 유지함으로써 엔트로피를 낮은 수준으로 유지합니다. 이는 생명체가 존재하는 방식의 근본적인 특성을 보여 주는 것입니다.

 

생명계의 개방성과 상호작용의 중요성

중요한 점은 생명계가 고립되거나 폐쇄적인 시스템이 아니라는 것입니다. 생명체는 자원, 영양소, 정보를 주변 환경으로부터 획득하며, 이러한 열린 상호작용을 통해 자신의 존재를 유지합니다. 생명체는 이 개방성을 활용하여 엔트로피를 최소화하고, 열역학의 제2법칙을 일시적으로 회피하려는 노력을 계속합니다. 이러한 활동은 생명체가 통계적으로 예측 가능한 생존 상태를 추구하며 에너지를 최적화하는 행위로 볼 수 있습니다.

 

감각 상태의 엔트로피와 생명체의 적응

생명체에게 중요한 엔트로피는 감각적인 상호작용을 통한 것입니다. 가장 단순한 예로 박테리아를 들어보겠습니다. 박테리아는 생존을 위해 특정 영양소를 필요로 하며, 이를 감지하기 위해 주변 환경과 상호작용합니다. 이러한 간단한 생명체는 높은 농도의 영양소를 찾아 움직이는데, 이는 박테리아가 능동적으로 예측하고 추구하는 상태입니다. 따라서, 박테리아가 특정 영양소를 감지하는 것은 자신이 존재하고 생존할 수 있는 환경을 능동적으로 확보하려는 전략의 일환입니다.

 

자유에너지 원리와 생명의 지속 가능성

자유에너지 원리에 따르면, 이런 현상은 모든 생명체에 적용됩니다. 박테리아뿐만 아니라 모든 유기체는 감각 엔트로피를 점차 최소화함으로써, 통계적으로 예측 가능한 생존 상태를 유지하며 살아남습니다. 이는 생명체가 자신의 생존을 위해 지속적으로 환경과의 상호작용을 최적화하고, 예측 가능한 상태를 확보하며 적응하는 과정을 의미합니다.

 

자유에너지 원리의 본질과 생명계의 적응

자유에너지 원리는 생명체가 어떻게 감각 엔트로피를 최소화하는지에 대한 문제를 해결합니다. 이 원리에 따르면, 생명체는 감각적 예측 오류를 줄이기 위해 자신의 감각 데이터를 기반으로 한 모델을 사용하여 주변 환경을 해석합니다. 감각 엔트로피는 직접 측정할 수 없으므로, 생명체는 예측된 정보를 통해 간접적으로 이를 관리합니다. 예를 들어, 숫자 '6'이 의외인지 아닌지를 알려면, 그 숫자가 어떤 맥락에서 나왔는지 이해해야 합니다.

 

자유에너지의 계산과 적용

실제로, 자유에너지는 감각적 예측 오류의 일종으로 볼 수 있습니다. 이를 통해 생명체는 주변 환경에 대한 모델을 지속적으로 조정하며, 예측 오류를 최소화합니다. 이 과정은 생명체가 가능한 한 에너지 손실을 줄이고, 생존에 필요한 안정적 상태를 유지하도록 합니다. 따라서 자유에너지의 최소화는 생명체가 낮은 엔트로피 상태를 유지하고, 자신의 존재를 확보하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

생명계의 모델링과 예측의 중요성

자유에너지 원리는 생명계가 자신과 환경의 상호작용을 어떻게 예측하고 모델링하는지를 설명합니다. 생명체는 주사위의 예에서와 같이, 감각 데이터를 통해 얻은 정보를 바탕으로 환경의 상태를 예측하고, 이를 기반으로 행동을 결정합니다. 이 과정은 생명계가 자신의 환경에 대해 통계적으로 의외인 상황을 판단하고 적절히 대응하도록 합니다.

 

자유에너지 원리의 실용적 의미

이렇게 볼 때, 자유에너지 원리는 생명계가 예측과 모델링을 통해 생존 가능한 상태를 지속적으로 유지하려는 본능적인 노력을 수학적으로 설명합니다. 프리스턴의 이론에 따르면, 이 원리는 생명체가 자신의 생존을 위해 감각 정보를 수집하고, 그 정보를 바탕으로 환경을 모델링하는 과정을 정의합니다.

 

자유에너지 원리와 생명체의 적응적 행동

자유에너지 원리가 단순히 생명체가 자신의 감각을 최소화하기 위해 정적인 상태를 유지한다는 것을 의미하지는 않습니다.  예를 들어, 어두운 조용한 방에서 생명계가 오랜 시간 동안 머무르는 것은 외부 환경의 감각 입력을 잘 예측할 수 있게 하지만, 이것이 반드시 이상적인 전략은 아닙니다. 오랫동안 같은 환경에 머무르면 생리적 필요성, 예를 들어 배고픔이나 다른 신체적 요구가 생겨납니다. 이러한 요구가 충족되지 않으면 감각 엔트로피가 증가하며, 이는 생명계가 점점 불안정한 상태로 이어질 수 있습니다.

 

예측적 제어와 적응

생명계는 장기적으로 감각적 예측 오류를 최소화하기 위해 환경 변화에 적응합니다. 예를 들어, 침대에서 일어나 아침 식사를 준비하는 일은 생명계가 예측적 제어를 통해 환경에 적응하는 예입니다. 이 과정에서 신체는 혈압을 조절하고, 다양한 생리적 변화를 관리하여 안정을 유지합니다.

 

자유에너지 원리의 철학적 의미

자유에너지 원리에 대한 일부 우려는 이 원리가 실험 데이터로 쉽게 입증되거나 반증될 수 없다는 것입니다. 그러나 이 문제는 자유에너지 원리에만 국한된 것이 아닙니다. 이 원리는 더 넓은 철학적 맥락에서 '존재를 가능하게 하는 조건은 무엇인가'와 같은 근본적인 질문을 탐구합니다. 이 접근 방식은 칸트가 제기한 '지각을 가능하게 하는 조건은 무엇인가'라는 질문과 유사합니다. 자유에너지 원리는 특정 이론이나 가설을 검증하는 도구로 사용될 수 있으며, 이론적으로 반증 가능한 해석을 촉진하고 자극하는 역할을 합니다. 예를 들어, 뇌가 감각적 예측 오류를 사용하지 않는다는 것이 입증된다면, 예측 프로세스 이론이 잘못되었다고 할 수 있습니다.

 

자유에너지 원리의 유용성

결국, 자유에너지 원리의 가치는 이론이 경험적으로 완벽하게 진실인지 여부가 아니라, 그것이 얼마나 유용하게 사용될 수 있는지에 달려 있습니다. 이 원리는 생명계가 환경과 어떻게 상호 작용하며 적응하는지에 대한 깊은 이해를 제공하고, 생명의 복잡한 현상을 설명하는 데 큰 도움을 줄 수 있습니다.

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< 지난 정리 참고> 

https://great-nothingness.com/25

아닐 세스의 '내가 된다는 것' 책 요약 (8장: 자기 예측)

https://great-nothingness.com/26

아닐 세스의 '내가 된다는 것' 책 요약 (9장: 동물기계 되기)