게놈 익스프레스 - 유전자의 실체를 벗기는 가장 지적인 탐험 익스프레스 시리즈 2
조진호 지음, 김우재 감수 / 위즈덤하우스 / 2016년 8월
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조진호 작가의 만화로 보는 과학 탐구 시리즈 중 세 번째로 읽은 책이다. 첫 번째는 중력의 비밀을 살펴보는 <어메이징 그래비티>(추후 <그래비티 익스프레스>로 재발간), 두 번째는 원자의 신비를 알아보는 <아톰 익스프레스>였다. 이 시리즈를 만화라고 얕보면 안된다. 조진호 작가는 말랑말랑하게 소화된 내용을 전달하는 것이 아니라 어떻게 해서 그러한 지식에 도달했는지를 매우 치밀하게 그려낸다. 거의 과학사 책이라고 볼 수 있다. 이번 책에서는 조진호 작가의 전공 분야인 생물에서 가장 중요한 주제 중 하나인 '유전자'에 대해 다룬다. '유전자' 하면 다들 DNA가 떠오를 것 같다. 하지만 이런 다 알고 있는 지식만을 향해 나아가는 뻔한 전개는 아니다. DNA 발견까지의 과정도 꼼꼼히 다루지만, DNA의 발견을 넘어서서 현재 우리가 이해하고 있는 '유전'이라는 현상에 대해서도 꽤 심도 깊게 묘사한다. 결론을 이야기 하면 '유전' 현상이란 DNA만으로 이해할 수 없다는 것이다. DNA는 그 일부분일 뿐이다. 생명체란, 요즘 많이 얘기되는 '창발emergence'이라는 개념으로 이해할 수밖에 없다는 것이다. '전체는 부분의 합보다 크다.' 부분을 알았다고 해서 전체를 다 알 수 있는 것은 아니며, 부분이 모여서 계system를 이룰 때 새로운 차원의 현상이 나타난다는 것이다. 이를 '창발'이라고 한다. 작가의 말을 빌리면


DNA나 단백질 같은 물리적 객체가 유전의 유일한 원인이 아니며, 유전을 절대 대표할 수 없다.

유전은 하나의 거대한 현상이고 과정이며, 그 자체이다. (394 페이지)


각 장chapter이 시작될 때마다 인용문이 있는데 그중 마음에 남는 몇 가지를 다음에 옮긴다.


유전자는 비주기적 고체이다. - 에르빈 슈뢰딩거

생명의 투쟁은 물질에 대한 투쟁도 아니며 에너지에 대한 투쟁도 아니다. 뜨거운 태양에서 차가운 지구로 전달되면서 이용이 가능하게 되는 엔트로피에 대한 투쟁이다. - 볼츠만 (129 페이지)

여러 사항을 그럴듯하게 연결시켜 놓긴 하지만, 이를 통해서 진리를 얻는 건 아니거든요. 이 세상은 과학이 허용하는 것보다 훨씬 더 놀랍고 복잡합니다. - 바버라 매클린톡 (285 페이지)


생명 현상에 대해 진득하게 고민해 보길 원하는 분들에게 적극 추천한다.



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얄라알라북사랑 2019-10-01 23:36   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
저도 이 시리즈 완전 감사인사 드리며 읽는 중입니다. 어렵지만 재독의 가치가 충분히 있고 세계출판시장에 내놓고 싶은 퀄리티

blueyonder 2019-10-02 11:53   좋아요 0 | URL
네 참 대단한 시리즈라고 생각합니다. 즐거운 하루 보내시기 바랍니다~
 















양자중력 이론을 연구하는 로벨리 교수의 최신작이다. 어찌하다 보니 그의 대중 과학책을 3권째 읽고 있는데, 그가 일급 물리학자임을 다시 한 번 실감한다. 교과서에 있는 내용을 그만의 시각으로 제시하며, 그의 연구분야인 양자중력 이론 연구를 통해 얻은 통찰을 유감 없이 보여주고 있다. 전작 <Reality is Not What It Seems>에서 상식으로는 이해할 수 없는 양자 세계에 대한 그의 이해를 보여주었다면, 이번 책에서는 그 중 '시간'이라는 주제를 떼어내 다채로운 지식을 전달한다. 고백하지만, 내용이 쉽지는 않다. 특히 인간 의식에 대한 부분이 그렇다. 


책은 3부분으로 이루어져 있다. 1부에서는 우리가 알고 있는 절대 시간(뉴턴에게 기인한다)의 미망을 깬다. 우주에 하나의 시간이 있는 것이 아니다. 시간은 질량 근처에서 느려지며, 빨리 운동해도 느려진다. 미시세계에서 시간의 방향성은 사라진다. '현재'라는 개념은 우리 주변에서만 통용되는 개념이다. 멀리 떨어진 별에서의 '현재'는 의미가 없다. 시간은 독립적으로 존재하는 것이 아니라 공간과 결합한 시공간이 된다. 2부에서는 시간이 '없는' 세상, 미시세계에 대한 양자중력 이론에 대해 논의한다. 3부에서는 그럼에도 불구하고 왜 우리에게 '시간'이 생겨나는지에 대해 얘기한다. 


과도한 단순화의 위험을 무릅쓰고 핵심 되는 메시지를 요약하면 다음과 같다.


- 시간은 자연(실재)의 핵심적 변수(요소)가 아니다. 미시세계를 기술하는 근원적 물리 방정식에 시간은 들어갈 필요가 없다. 즉, 극적으로 표현하면 '이 세상에 시간은 없다.' 이 부분을 따서 번역서는 <시간은 흐르지 않는다>로 제목을 삼았다. 엄밀히 얘기하면 시간이 있는데 흐르지 않는 것이 아니라, 본질적으로 시간은 없다.


- 그럼 우리가 겪는 시간은 무엇인가? 왜 시간이 흐른다고 우리는 느끼는가? 과거에서 미래로 시간이 흐름은, 우리의 무지, 우리 인식의 흐릿함blurring에서 나온다. 열역학에 따르면 자연은 엔트로피가 증가하는 방향으로 변한다. 이러한 변화를 엔트로피의 증가로 파악하는 것은 우리의 무지-미시상태를 완벽하게 파악할 수 없음-에 기인한 것이다. 우리 뇌는 엔트로피의 증가를 시간의 흐름으로 받아들인다(열적 시간thermal time). '시간'은 근원적인 것이 아니고 인간의 뇌가 만든 것이다. '시간'은 우주적 절대값이 아니고 우리의 관점이 투영된 것이다. 시간은 우주적이 아니라 인간적이다. 


그는 단순히 지식을 전달하는 물리학자가 아니다. 그만의 감성과 언어로 세상에 대한 그의 이해를 전달한다. 그가 왜 '시인詩人'이라는 말과 연관되는지 그 이유를 알겠다. 여러 생각할 거리를 준다는 점에서 최고의 책이라고 할 수 있다.


  This is the disconcerting conclusion that emerges from Boltzmann's work: the difference between the past and the future refers only to our own blurred vision of the world. It's a conclusion that leaves us flabbergasted: is it really possible that a perception so vivid, basic, existential--my perception of the passage of time--depends on the fact that I cannot apprehend the world in all of its minute detail? On a kind of distortion that's produced by myopia? Is it true that, if I could see exactly and take into consideration the actual dance of millions of molecules, then the future would be 'just like' the past? Is it possible that I have as much knowledge of the past--or ignorance of it--as I do of the future? Even allowing for the fact that our perceptions of the world are frequently wrong, can the world really be so profoundly different from our perception of it as this?

  All this undermines the very basis of our usual way of understanding time. It provokes incredulity, just as much as the discovery of the movement of the Earth did. But, just as with the movement of the Earth, the evidence is overwhelming: all the phenomena that characterize the flowing of time are reduced to a 'particular' state in the world's past, the 'particularity' of which may be attributed to the blurring of our perspective. (영국판 pp. 31-32)

  Both the sources of blurring--quantum indeterminancy, and the fact that physical systems are composed of zillions of molecules--are at the heart of time. Temporality is profoundly linked to blurring. The blurring is due to the fact we are ignorant of the microscopic details of the world. The time of physics is, ultimately, the expression of our ignorance of the world. Time is ignorance. (p. 123)

  Job died when he was 'full of days'. It's a wonderful expression. I, too, would like to arrive at the point of feeling 'full of days', and to close with a smile the brief circle that is life. I can still take pleasure in it, yes; still enjoy the moon reflected on the sea, the kisses of the woman I love, her presence that gives meaning to everything; still savor those Sunday afternoons at home in winter, lying on the sofa filling pages with symbols and formulae, dreaming of capturing another small secret from among the thousands that still surround us... I like to look forward to still tasting from this golden chalice, to life that is teeming, both tender and hostile, clear and inscrutable, unexpected.... But I have already drunk deep of the bittersweet contents of this chalice, and if an angel were to come for me right now, saying, 'Carlo, it's time,' I would not ask to be left even long enough to finish this sentence. I would just smile up at him and follow. 

  Our fear of death seems to me to be an error of evolution. Many animals react instinctively with terror and flight at the approach of a predator. It is a healthy reaction, one that allows them to escape from danger. But it's a terror that lasts an instant, not something that remains with them constantly. Natural selection has produced these big apes with hypertrophic frontal lobes, with an exaggerated ability to predict the future. It's prerogative that's certainly useful but one that has placed before us a vision of our inevitable death, and this triggers the instinct of terror and flight. [...] Everything has a limited duration, even the human race itself. ('The Earth has lost its youthfulness; it is past, like a happy dream. Now every day bring us clear to destruction, to desert...', as Vyasa has it in the Mahabharata.) Fearing the transition, being afraid of death, is like being afraid of reality itself; like being afraid of the sun. Whatever for? (pp. 177-178)

  And it seems to me that life, this brief life, is nothing other than this: the incessant cry of these emotions that drive us, that we sometimes attempt to channel in the name of a god, a political faith, in a ritual that reassures us that, fundamentally, everything is in order, in a great and boundless love--and the cry is beautiful. Sometimes it is a cry of pain. Sometimes it is a song.

   And song, as Augustine observed, is the awareness of time. It is time. It is the hymn of the Vedas that is itself the flowing of time. In the Benedictus of Beethoven's Missa Solemnis, the song of the violin is pure beauty, pure desperation, pure joy. We are suspended, holding our breath, feeling mysteriously that this must be the source of meaning. That this is the source of time.

  Then the song fades and ceases. 'The silver thread is broken, the golden lantern is shattered, the amphora at the fountain breaks, the bucket falls into the well, the earth returns to dust.' And it is fine like this. We can close our eyes, rest. This all seems fair and beautiful to me. This is time. (pp. 181-182)



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New Scientist (주간 영국판): 2019년 08월 24일 - 영어, 매주 발행
New Scientist / 2019년 9월
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<뉴사이언티스트New Scientist> 2019.08.31호는 외계인의 있는지를 다루는 특집기사를 싣고 있다. 보통 외계인이라 부르는 지적인 외계 생명체가 우주에 얼마나 있을지에 대한 논의는 많다. 하지만 아직도 우리는 정확한 답을 모른다. 똑똑하기로 정평이 났고, ‘대충 정확히’ 계산하는 것으로 유명했던 물리학자 엔리코 페르미는 우주에 외계인이 정말 있다면 우주의 나이와 과학이 발전하는 정도를 고려할 때 그들은 이미 우리 옆에 와 있어야 한다고 주장했다. 하지만 외계인이 우리 옆에 없는 것을 보면 우주에 외계인은 없다는 것이다. 과연 외계인은 없을까. 


여기에 대해 많은 이들이 고민하여 여러 대답을 내놨다. 첫 번째는 이미 그들은 우리 주위에 있지만 정부 등에서 감추고 있다는 것이다. 많은 음모론자들이 이러한 주장을 하고 있다. 두 번째로 언급되는 이유는 그들이 존재를 숨기고 우리를 지켜만 보고 있다는 것이다. 우리가 일종의 국립공원 내 보호종이라는 말이다. 세 번째는 과학문명이 발전해도 우리와 교신, 또는 우리를 찾아올 수 있을 만큼 오래 살아남지 못한다는 주장이다. 이것은 우리에게도 많은 시사점을 던져준다. 위의 주장이 모두 틀리고 페르미가 맞다면 정말 우주에는 우리 밖에 없는 것일까?


일찍이 1961년 미국의 천문학자 프랭크 드레이크Frank Drake는 이 문제를 좀 더 정확히 알아보고자 다음의 방정식을 고안했다. 보통 ‘드레이크 방정식’이라고 불리는 이 식은 다음과 같다.


N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L


N: 우리가 알고자 하는, 우주 통신이 가능한 문명의 숫자

R*: 별의 생성률

fp: 행성을 가지고 있는 별의 비율

ne: 이러한 별이 가지고 있는, 생명이 거주 가능한 행성의 숫자

fl: 이러한 행성에서 생명이 발생하는 비율

fi: 발생한 생명이 지적인 생명일 비율

fc: 지적인 생명이 우주 통신을 할 수 있는 문명일 비율

L: 이러한 문명의 수명


문제는 우리 지식의 한계로 아직 위의 각 요소들에 대한 정확한 값을 알 수 없다는 것이다. 많은 연구에도 불구하고 위의 N 값은 1에서 40억까지 변한다! N이 1이라는 것은 이 우주에 과학기술이 충분히 발달한 문명이 우리 밖에 없다는 것이다. 


위의 식에서 특히 중요한 역할을 하는 것이 고도의 과학문명이 지속하는 수명 L이다. 우리 밖에 예가 없는 상황에서 우리는 과연 어떤 길을 따라가게 될까. 문명이 끝나게 되는 이유는 몇 가지가 있을 것이다. 외계로부터 날아온 커다란 운석이 지구와 충돌하면서 공룡과 같은 운명을 우리 문명이 맞게 될 수 있다. 또는 핵전쟁으로 우리 스스로 문명의 멸망을 자초할 수도 있다. 요새 많이 언급되는 가능성은 환경 파괴와 지구 온난화로 인한 지구 환경의 급격한 변화이다. 1880년 이후 약 섭씨 1도의 지구 온도 상승이 있었던 것으로 연구자들은 말한다. 문제는 요즘의 자원 사용 추세로 볼 때 이 경향이 줄어들 것 같지 않다는 것이다. 이미 우리는 지구 온난화의 여러 징후들을 뉴스를 통해 간접적으로 보고 있으며 여름과 겨울의 극심한 기후 변화를 직접 체감하고 있다. 기후 협약 등을 통해 원인이 되는 탄소 배출을 줄이고자 해도 국가간 이익 충돌로 인해 제대로 실행이 안 되고 있다는 것도 안다. <뉴사이언티스트> 이번 호에서도 아마존에서의 화재 수가 늘어나고 있으며(p. 5), 아마존을 개발할 생각에 인위적으로 보이는 화재를 브라질 정부는 방관하고 있다고 전한다. 이 모든 것 뒤에는 잘 살고자 하는 인간의 욕망이 있다. 선진국 사람들이 잘 살기 위해 브라질 사람들은 못살아도 되는 것인지, 우리나라를 포함한 많은 나라들이 선진국이 되고자 열망하는데, 선진국은 정말 인류의 모범인지 생각해 보게 된다.


지구는 유한하다. 지구의 공간, 자원, 쾌적한 기후와 자연환경 모두 유한하다. 이제 인류는 이 모든 것에 영향을 줄 수 있는 존재가 됐다. 과연 지구를 이웃, 또는 다른 나라 사람들, 또는 다른 종과 합리적으로 나누어 쓸 수 있을까. 인류는 욕망을 통제하지 못하면 결국 멸망의 길로 갈 수밖에 없다는 비관적 생각이 든다. 지구 온난화 문제만 봐도, 계속 올라가는 온도를 더 이상 올라가지 못하도록 제한하지 못한다면 더 이상 이 지구가 우리가 살 수 있는 지구가 아닌 순간이 올 것이다. 인류는 안일하게 생각하지만 어느 정도의 온도 상승 후에는 더 이상 지구가 회복할 수 없는, 급격한 변화가 올 수 있다고 과학자들은 경고한다. 이러한 때가 언제일지는 아무도 모른다. 그냥 내버려 둘 것인가. 


얼마 전 라디오 뉴스에서 우리의 합계출산율이 0명대(0.98명)로 떨어진 것에 대해 어느 인구학자와 한 인터뷰를 들었다. 우리는 정부에서 출산장려금을 포함한 막대한 돈을 써도 왜 여전히 출산율이 떨어지고 있는지 안다. 다들 먹고 살기 힘들기 때문이다. 애 낳아서 교육시키려면 한숨부터 나오기 때문이다. 그런데 이 분 말씀 중에 인상 깊었던 것이 이 문제를 ‘인구 밀도’라는 지표로 설명한 것이다. 먹고 살기의 어려움이라는 막연함을 인구 밀도란 지표를 가지고 설명하면서, 인구 밀도가 높으면 식물이든 동물이든 다 출산율이 떨어진다는 것이다. 얘기를 듣고 무릎을 쳤다. 이런 것이 과학이라는 생각이 들었다. 이렇게 문제를 파악하면 대책은 인구 밀도를 떨어뜨리는 것이 된다. 다들 수도권에만 모여 살려고 하니 수도권의 인구가 과밀하다. 인구대책이 단순한 출산장려금 지급만이 아니라 균형 발전으로 연결되는 것이다. 과학만이 우리의 미래를 보장할 수 있을까. 우리 욕망은 어떻게 제어할까.


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* <New Scientist> 2019.08.31호가 알라딘에서 상품검색이 안 된다. 그래서 그 직전 최신호를 골랐다. [이제 검색된다(09.25). 링크는 여기를 클릭] 

** 사실 위에서 언급한 <뉴사이언티스트> 특집기사의 초점은 최근 발전한 스펙트럼 분석을 통해 외계 생명체의 존재를 알아내는데 한 걸음 더 다가서게 됐다는 것이다. 위의 글은 그냥 변죽만 울린 셈이다.


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Mind 2019-09-12 09:32   좋아요 0 | 댓글달기 | 수정 | 삭제 | URL
저는 외계인이 존재하는 것은 우주의 필연이라고 봅니다. 물론 이런 주장은 현단계 과학에서 제공하는 확실한 ‘직접 증거’에 기반하고 있는 것은 아니죠. 하지만 논리적이고 철학적인 논거와 미래 과학의 ‘간접 증거’로써 얼마든지 외계인의 존재를 논증할 수 있다고 봅니다.

윗글에서 예로 든 외계 문명 추산에 관한 드레이크 방정식(Drake equation)이나 물리학자 엔리코 페르미의 외계인 존재 부정 논변, 음모론자들의 외계인 존재 주장 등은 거의 모두 기본적으로 물리주의(physicalism or materialism)나 자연주의(naturalism)에 기반하고 있다는 것입니다. 다소 무리가 있지만 아주 간략하게 요약하자면 인류가 이룩한 현단계 과학적 지식에만 의존한 논변들이라는 것이죠. 한데 알다시피 현단계 인류의 과학적 지식은 한계가 너무나 뚜렷하고 너무나 불완전한 단계죠. 해서 이런 단계에 있는 물리주의나 자연주의에 기반한 모든 논증/논변은 (윗글에 나오는 찬반 논변들을 포함해서) 나중에 그 진위가 어떻게 판정나든 간에 부실하고 불완전할 수밖에 없다는 겁니다.

해서 최근 이러한 물리주의와 자연주의, 그 반대편에 있는 이원론이나 관념론 등의 한계를 벗어나기 위한 돌파구로 범심론(panpsychism), 범원초심론(panprotopsychism), 범경험론(panexperientialism), 우주심론(cosmopsychism), 질료형상론(hylomorphism) 등이 큰 주목을 끌고 있는데요. 이 이론들이 공통적으로 기반하는 생각은 우주의 기본 요소 목록에 물질적 기본 요소 외에 심적 혹은 의식적 요소도 넣는다는 겁니다. 이럴 경우 위 드레이크 방정식은 그 효용성이 크게 떨어집니다. 시간이 없어서 그러는데요. 중간 고리를 생략하고 간략히 요약하자면 심적/의식적 요소가 우주의 기본 요소 중 하나라면 우리와 비슷할 수도 있고 다를 수도 있는 다양한 외계 종족들이 드넓고 드넓은 우주에 편재할 수도 있다는 결론이 나온다는 겁니다. 요컨대 이런 결론은 우주적 필연이라 할 수 있다는 것이죠. 저는 기본적으로 이런 생각에서 외계인의 존재를 확신하고 있는 편입니다.

한데 페르미의 역설(Fermi paradox)에서 말하듯 외계인이 존재하고 심지어 우주 곳곳에 편재한다면 왜 아직까지 지구에 확실한 모습으로 나타나지 않느냐/목격되지 않느냐 반문하시는 분들이 많은데요. 그건 현단계 물리적/자연주의적 과학 수준에 갇힌 우리 인간이 자연스럽게 내놓을 수 있는 반문이라는 답변으로 간접 논박하겠습니다. 인간의 현단계 감각 체계나 인식망에는 외계인이 포착되기 아주 어렵거나 탐지되지 않을 수도 있다는 것이죠. 레이 커즈와일, 미치오 카쿠, 맥스 테그마크 등등은 우리 인류의 미래 진화를 예측하면서 궁극적으로는 물질적 기반/기체(substrate)를 벗어난 혹은 초월한 정보나 의식만의 영적 존재로의 진화까지 가정하는데요. 우리 인류보다 훨씬 진화한 다양한 외계 종족 가운데 그런 종족이 있을 수 있다고 충분히 생각할 수 있다는 것이죠.

현재 서구의 이름난 철학자 · 인지과학자 · 인공지능학자들 중에는 자신의 의식 이론을 펴면서 위에서 말한 범심론적 논변을 펼치는 학자가 적지 않습니다. 그들 대부분이 외계인의 존재 유무에 관한 대중적 얘기는 섣불리 하지 않지만, 그들의 논변(의 함축)을 논리적으로 확장하고 분석적으로 해석하면 어쩔 수 없이 외계인 존재 옹호 논변으로 이어질 수밖에 없다는 것이 제 기본 생각이었는데요. 때마침 외계인의 존재 유무에 대한 blueyonder 님의 글을 읽게 되어 이렇게 댓글까지 써올리게 되었네요. 생각의 기회를 주셔서 정말 감사합니다.

blueyonder 2019-09-12 12:52   좋아요 0 | URL
글 감사합니다. 제게 여러 생각할 거리를 주시네요. 아서 클라크의 <스페이스 오디세이>에도 Mind님께서 말씀하신 것과 비슷한 외계 존재가 나옵니다. 현대 과학으로서는 파악이 안되지만 그런 존재가 있을 수도 있다는데에 저도 열려 있습니다.
 

<New Scientist>는 영국의 과학 주간지이다. 최신 과학 소식을 알려줄 뿐 아니라 '커버 스토리' 등을 통해 최근의 주목할 만한 연구 결과를 꽤 깊이 있게 소개해 준다. 이 주간지에 근래 Instant Expert라는 코너가 있었는데, 더 증보하여 단행본 시리즈로 발간되고 있어 모아 본다. 주제는 양자역학에서부터 입자물리학과 우주론, 인공지능, 진화론, 뇌과학, 비트코인 등등 매우 심오하고 다양하다. 출간된 단행본은 입문의 성격이 짙고, 내용이 짤막짤막하지만, 기존의 잡지에 나왔었던 내용에 추가로 살을 붙여 참고 도서로 꽤 유용할 듯 싶다. 분량은 각 230페이지 정도로 길지 않다.




























































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New Scientist (주간 영국판): 2019년 08월 03일 - 영어, 매주 발행
New Scientist / 2019년 8월
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Reality is virtual

Natural selection has given us sensory systems that are a simplifying user interface for the complexity of the world. Space, as we perceive it around us, is a 3D computer desktop, with tables, chairs, the moon and mountains icons within it.

  In other words, our senses constitute a virtual reality.

  ...we create an apple when we look, and destroy it when we look away. Something exists when we don’t look, but it isn’t an apple, and is probably nothing like an apple... Physical objects, and indeed the space and time they exist in, are evolution’s way of presenting fitness pay-offs in a compact and usable form.

  That leaves the fact that treating our observed, subjective reality as objective reality has allowed us to create scientific theories — frameworks that allow us to make predictions about how the world works, and so are presumably part of an objective reality that exists outside our heads.

  This approach aligns with the quantum-Bayesian interpretation of quantum theory, or QBism, in which the uncertainty inherent in quantum observations is all in the minds of the observers. 



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