두뇌는 최강의 실험실

머리말

PART1 머릿속이라서 가능하다!―이것이 바로 진정한 사고실험
실험파일1 전차의 딜레마와 장기 제비뽑기: 한 명을 살리느냐 다섯 명을 살리느냐?
죽느냐 죽이느냐 하는 궁극의 선택 | ‘전차의 딜레마’ 사고실험 | ‘전차의 딜레마’의 변형 | 무엇이 정의인가 | ‘장기 제비뽑기’ 사고실험 | 당신은 무엇을 기준으로 판단하는가 | ‘야전병원에서 약의 분배’를 생각해보자
실험파일2 제논 역설: 시간과 공간은 무한히 분할 가능한가?
피타고라스교단 vs 제논 | ‘아킬레스와 거북’ 사고실험 | 제논은 수학적으로 틀렸다? | ‘아킬레스와 거북’은 정말 역설인가? | 무한이란 무엇일까 | column 베르누이의 상트페테르부르크의 도박
실험파일3 갈릴레이의 사고실험: 상대의 주장을 수용하는 척하면서 물리쳐라!
무거운 물체일수록 빨리 떨어진다－아리스토텔레스의 자연학 | ‘연결된 물체 낙하’ 사고실험 | ‘매체의 저항’ 사고실험 | 상대의 모순을 지적해서 자신의 주장을 관철시키다

PART2 인간과 세계의 존재를 근본에서부터 묻다!―철학·세계관의 사고실험
실험파일4 전송기 문제: 순간이동을 한 당신은 원래의 당신과 동일인물인가?
‘어디로든 문’의 난제 | 무엇을 기준으로 동일인물이라고 판단하는가 | 파핏의 ‘전송기’ 사고실험 ① | 파핏의 ‘전송기’ 사고실험 ② | 난치병을 치료하기 위해서라면 냉동 보존되어도 괜찮은가 | column 테세우스의 배

실험파일5 메리의 방과 철학적 좀비: 퀄리어란 무엇인가?
‘박쥐가 된다는 것은 어떤 것인가’ 사고실험 | 퀄리어란 무엇인가 | ‘퀄리어 역전’ 사고실험 | ‘메리의 방’ 사고실험 | ‘철학적 좀비’ 사고실험

실험파일6 튜링 테스트 VS 중국어 방: 컴퓨터는 지성을 지닐 수 있을까?
컴퓨터와 인간을 구별할 수 있는가-엘리자 | 컴퓨터과학의 개척자-폰 노이만과 튜링 | 컴퓨터는 생각하는가-튜링 테스트 | ‘중국어 방’ 사고실험 | 뇌세포 하나하나는 모국어를 이해하지 못해도 | ‘마음이란 무엇인가’라는 어려운 질문

실험파일7 통 속의 뇌와 세계 5분 전 창조 가설: 이 세계가 꿈이 아니라고 단언할 수 있는가?
영화 〈매트릭스〉의 가상현실 | ‘통속의 뇌’ 사고실험 | 데카르트의 ‘꿈의 논증’ | 데카르트의 ‘기만하는 신’ | 퍼트넘이 말하고자 한 것 | ‘세계 5분 전 창조 가설’ 사고실험 | 세계는 6천 년 전에 창조되었다?- 창조과학

실험파일8 우주의 미세 조정에서 잠자는 미녀 문제로: 우주는 왜 기적적으로 인류 탄생과 맞아떨어졌을까?
‘호수의 물고기’ 사고실험 | 기적적인 ‘우주의 미세 조정’ | ‘인류지향원리’로 신의 등장을 피할 수 있을까? | ‘다우주’론으로 기적을 설명한다 | ‘평범성의 원리’와 ‘인류 종말 논법’ | ‘잠자는 미녀 문제’ 사고실험

PART3 확률과 가능성의 논리를 탐구하다!―수학·논리의 사고실험
실험파일9 도박사의 오류: 기적이 그렇게 계속될 리 없다?
도박과 확률론의 끈끈한 관계 | ‘도박사의 오류’ 사고실험 | 미래의 견해를 바꾸다-베이즈 추론과 라플라스의 계승 규칙 | ‘역(逆) 도박사의 오류’ 사고실험 | 기적이 우연이 아닌 필연이었다면 | 원숭이의 셰익스피어 쓰기는 기적인가-관측선택효과 | column 드 메레의 의문

실험파일10 몬티홀 딜레마와 세 명의 죄수 문제: 어느 쪽이 유리한지 따져보자!
몬티홀 딜레마 | 주부 마릴린의 견해 | ‘세 명의 죄수 문제’ 사고실험 | ‘변형 세 명의 죄수 문제’의 사고실험 | ‘세 명의 죄수 문제’를 나라면 어떻게 답할까 | 확률은 기분에 좌우된다?-주관적 확률해석과 객관적 확률해석 | column 베이즈 정리

실험파일11 뉴컴의 역설과 죄수의 딜레마: 현재의 행위가 지나간 과거를 바꿀 수 있을까?
‘혀 잘린 참새’도 사고실험이다? | 뉴컴의 사고실험 | 상자 B만 갖는 것이 낫다-기대효용 최대화의 원리 | 두 개의 상자를 갖는 것이 낫다-우월전략 | 역시 상자 B만 고르는 것이 낫다-반복형 뉴컴실험 | ‘죄수의 딜레마’ 사고실험 | 시간을 거슬러 올라가 영향을 미친다면-소급인과 | column 칼뱅주의자의 근면

실험파일12 카드 선택 문제와 헴펠의 까마귀 역설: 법칙이 성립하는 예보다 성립하지 않는 예가 중요하다?
웨이슨의 ‘카드 선택 문제’ | 논리학에서 고찰해보면 | 헴펠의 ‘까마귀 역설’ | 까마귀 역설은 무엇이 이상한가 | ‘모든 ○○는 △△’을 증명하기는 어렵다

실험파일13 케인스의 미인 투표 게임과 성 선택: 모두가 선택할 것 같은 쪽을 골라야 한다
먼저 다윈의 진화론부터 | 자식을 낳지 않는 쪽이 자신의 유전자를 남길 수 있다? | ‘성 선택’이란 | ‘미인 투표 게임’ 사고실험 | 극단에 다다르면 멈춘다-런어웨이 가설

PART 4 자연의 섭리와 미시세계에 다가가다!―물리학·양자론의 사고실험
실험파일14 맥스웰의 악마: 돌이킬 수 없는 일을 원 상태로 되돌릴 수 있을까?
뒤섞여 있다면 의미가 없다 | 무에서 유를 창조하고 싶다 | 환상의 영구기관 | 에너지에는 질적인 차이가 있다 | ‘맥스웰의 악마’ 사고실험 | ‘질라드 엔진’ 사고실험 | 악마는 잊어버릴 때 에너지를 소비한다 | 계산하는 것과 발열

실험파일15 뉴턴의 양동이와 마흐의 양동이: 어느 쪽이 돌고 있나?
아인슈타인→마흐→뉴턴 | ‘뉴턴의 양동이’ 사고실험 | 절대공간과 관성 | ‘마흐의 양동이’ 사고실험 | 현대 물리학에서 ‘마흐의 양동이’는 어떻게 되었나 | column 갈릴레이의 상대성 원리에서 뉴턴역학으로

실험파일16 광속도 역설: 아인슈타인-16세 때 사고실험에서 특수상대성이론으로!
빛은 늦게 찾아온다 | ‘광속도 역설’-광속도로 빛을 뒤쫓아가면 | ‘통과하는 기차 안의 동시성’ 사고실험 | ‘광시계’ 사고실험 | ‘공간적 거리의 상대성’ 사고실험 | 특수상대성이론의 두 기둥

실험파일17 가속하는 엘리베이터: 가속도와 중력은 같다!
자유 낙하하는 기와장이 | 자유 낙하하는 엘리베이터 | 무중력 공간에서 가속하는 엘리베이터 | 중력에 의해 빛도 휘어진다 | 일반상대성이론

실험파일18 하이젠베르크의 감마선현미경: 양자역학의 불확정성이 지닌 진정한 의미란?
계속 오해받아온 불확정성 원리 | ‘하이젠베르크의 감마선현미경’ 사고실험 | 위치와 운동량을 동시에 관측하지는 않는다 | 기술자의 실천적 응용이 기초적·철학적 논의를 열다 | column 아인슈타인－드 브로이의 관계식

실험파일19 슈뢰딩거의 고양이와 위그너의 친구: 살아 있는 것도 죽어 있는 것도 아니라는 것은 어떤 의미인가?
미시와 거시는 달라도 좋은가 | ‘슈뢰딩거의 고양이’ 사고실험 | 이중구조인 채로 좋은가-양자역학의 관측이론 | 영원히 단절된 채?-관측자의 무한후퇴 | ‘위그너의 친구’ 사고실험 | ‘고양이’는 위대했다! | column 파동함수

실험파일20 EPR 역설과 벨 부등식: 양자역학은 불완전한가?
우리가 달을 보지 않지만 달은 존재한다? | 양자역학은 불완전한가?-아인슈타인 vs 보어 | EPR 역설 | 아인슈타인 패배하다?-벨 부등식 | 머민의 사고실험 | 사고실험에서 현실의 실험으로

맺음말: 당신도 사고실험을 해보자

사고실험 색인
인명 색인

실제 실험을 하지 않고 실험을 대체하는 방법으로 시뮬레이션이 있는데 이는 사고실험과는 전혀 다르다. 시뮬레이션은 계산기 실험이라고도 하며 컴퓨터가 대신 실험하는 것을 지칭한다. (……) 시뮬레이션과 사고실험은 실제 실험하는 것이 곤란하기에 그것을 대신한다는 점에서는 같다. 그러나 실험을 대신하는 주체가 컴퓨터냐 사람의 머릿속이냐의 차이가 있다. 게다가 시뮬레이션은 완성된 이론에 입각해서 컴퓨터로 정밀하게 계산하고 현상을 예측한다. 반면 사고실험에서는 대략적인 추론만으로 이론이나 가설의 득실을 판정하므로 정밀한 계산은 하지 않는다. 이론을 음미하는 것이 목적이다. ―13～14쪽

확률론은 도박에 대한 고찰에서 탄생했다. 현대 사회에서 보험, 금융, 사고, 정치 등 불확실성에 바탕을 둔 의사결정은 일상생활도 포함해서 모두 도박이라고 볼 수도 있다. 실제로 불확실성을 계산해야 하는 상황에서 우리는 확률의 성질을 자주 오해하곤 한다. 그중에서도 특히 이해하기 어려운 것이 독립시행이다. 이것은 ‘무작위’에 대한 오해라고 할 수도 있다. 이 장의 사고실험에서 보았듯이 기대치에 다가간다는 것은 시행을 무한히 계속하면 결과적으로 그 값에 가까워진다는 뜻이다. 현재에서 미래로 갈수록 그 값이 되게 하기 위해서 과거의 편중을 바로잡는 일이 일어나는 것은 아니다. ―149쪽