시간여행을 위한 최소한의 물리학

시간여행을 위한 최소한의 물리학 - 세계적인 과학 커뮤니케이터가 알려주는 시간에 대한 10가지 이야기
콜린 스튜어트 지음, 김노경 옮김, 지웅배 감수 / 미래의창 / 2023년 12월

시간여행을 위한 최소한의 물리학 

세계적인 과학 커뮤니케이터가 알려주는 시간에 대한 10가지 이야기 

저: 콜린 스튜어트(Colin Stuart)

역: 김노경

감수: 지웅배

출판사: 미래의창

출판일: 2023년 12월13일 

물리학을 대할 때마다 인간이라는 존재가 상상조차 할 수 없는 무한한 시간과 광막한 공간에 대해서 경외감을 느끼고는 한다. 근대에 들어서면서, 고전역학은 아인슈타인에 의해서 새로운 경지로 들어섰다. 시공간이라는 개념이 들어서고, 물리학자들은 그 본질에 관해서 탐구하기 시작했다. 그것은 나 같은 일반인은 전혀 생각하지도 못하는 주제였을 것이다. 

놀라운 이론적 발견과 끊임없는 검증을 통해서 밝혀진 우주의 신비는 아주 일부에 불과하다. 현대를 살아가는 우리는 여전히 시공간을 분리해서 생각하지 않는다. 시간과 공간은 서로 분리되어 있다고 생각하며, 그렇다고 하더라도 삶을 살아가는데 있어서 어떠한 불편함도 느끼지 못한다. 그것은 인간이 살아가는 물리적 세계의 한계를 증명하는 것이 아닐까?

지적 호기심에 충만한 사람이라면, 아마도 이 책의 내용이 무척이나 쉽고 일반 대중을 대상으로 쓴 책이라고 생각할 것이다. 그렇지만, 제대로 이해하기 위해서는 어느 정도 물리학적 기본 지식은 요구된다. 열역학 법칙, 아인슈타인의 상대성 이론, 블랙홀, 양자역학 등은 물리학과 관련된 텍스트를 읽을 때, 기본적으로 요구되는 것들이다. 하지만 쉬워 보여도 어렵다. 

열역학 법칙을 보자. 아마도 책을 좋아하는 사람이라면 제러미 리프킨의 ‘엔트로피(Entropy : A New World View)가 떠올릴지도 모르겠다. 리프킨은 무한성장을 기반으로 한 자본주의 세계관에 대해서 이 유명한 열역학 법칙을 빗대 그 한계를 설파했을 뿐만 아니라 새로운 세계관의 정립을 주장하기도 했다. (관심이 있다면 한번 읽어보길 추천한다.)

우리가 시간에 관해서 관심을 가지는 것은 우리의 삶이 유한하다는 사실이다. 따라서 인생의 과거와 미래를 가보고 싶은 것은 영생할 수 없는 인간의 호기심과 바램을 최대한 자극한 결과가 아닐까 싶다. 그렇지만 생각해보면, 왜 시간은 미래로만 나아가는가? 그것은 앞서 이야기한 엔트로피 법칙과 연관된다. 우주의 에너지가 평행상태, 즉 유용한 에너지가 더 이상 존재하지 않는 상태를 향해간다. 즉, 엔트로피가 낮은 상태로는 거의 되돌아가는 것이 어렵다. 

하지만 미래를 여행하는 것은 이론적으로는 가능하다. 그렇지만 알아둘 것은 그것이 편도 여행이라는 사실이다. 만약 우리가 빛의 속도에 가깝게 여행할 수 있다면, 상대성 이론에 따라 속도가 빛만큼 빠르면 시간은 느리게 간다. 그래서 상대성 이론을 설명한 만화 같은 것을 보면, 쌍둥이를 등장시키고 우주여행을 다녀온 한 명보다 지구에 남은 한 명의 시간이 휠씬 빨리 지나가는 것을 보여주지 않던가?

실제로도 이러한 시간 지연을 겪는 사람이 있다. 예를 들면 우주 정거장에서 장기 체류한 우주인이 그 예가 될 것이다. 물론 문제는 그 시간 지연이라는 것이 우리가 인지할 수 있을 만큼 충분하지 않다는 것뿐이다. 하지만, 이러한 시간 지연은 오늘날 우리가 유용하게 사용하는 GPS를 가능하게 만든다. 

크리스토퍼 놀란의 영화, 인터스텔라(Interstellar)를 보면서 나는 광대한 우주 이미지에 압도되었다. 아마도 내가 죽을 때까지 직접 보지 못할 거대한 광경이다. 블랙홀의 압도적인 중력과 시간 지연. 블랙홀의 그 끝은 과연 무엇일까? 시공간이 거대한 힘에 의해서 왜곡된 그곳에서 과연 시간은 멈출 것인가? 

이 얇은 책을 통해서 깊은 내용까지야 알 수는 없다. 하지만, 물리학에 관한 관심을 가졌다면 시간에 대한 우리의 호기심을 일으킬만한 이야기는 전부 다 포함되어 있다고 생각해볼 수 있겠다. 한 번쯤 읽어봐도 나쁘지 않을 것 같다. 아마도 또 다른 책을 읽고 싶어지게 만들 수도 있을 법하다.