[파퓰러 사이언스 3월호] 환상의 '시간여행' 실현 가능할까

1895년 영국의 소설가 H.G 웰스는 자신의 소설 속에서 '타임머신'을 고안해냈다.그로부터 10년 후 아인슈타인은 시간여행에 대한 해답을 내놓았다.

시간은 움직이고 있는 물체들의 상대적 특성이라고 아인슈타인은 설명했다. 움직이고 있는 시계는 정지 상태의 시계보다 '느리게' 간다.

움직이는 시계가 상대적인 미래로 이동한다는 얘기다. 우리는 지금까지 시간여행을 해 왔다. 이를 보여줄 만큼 정밀한 시계가 없었을 뿐이다.

이후 한세기 동안 물리학과 공상소설은 서로를 강하게 끌어당기게 된다. 물리학자들이 내놓은 블랙홀이나 웜홀, 다중 우주와 같은 시간여행 이론들은 대부분 작가들에 의해 작품의 소재로 사용되어 왔다. 시간여행을 소재로 한 영화는 흥행 성적도 좋았다.

미국에서는 이달 초 60년대 '타임머신'이 재구성돼 개봉된다. 감독은 웰스의 증손자.

아인슈타인 이후 시간은 중력과 양자역학의 여러 문제나 통일 이론 연구와 뒤섞여 버렸다. 시간여행, 특히 과거로의 시간여행은 모순이 있기는 하지만 우주의 법칙들과 상충되어 보이지 않는다.

시간을 가로질러 이동하려면 빛의 99.995%에 달하는 속도로 진행해야 한다. 지금의 기술로는 불가능하다. 영화 '백투더 퓨처'에서 사용한 플루토늄보다 1,000조 배나 강한 에너지를 내는 연료가 있어야 한다.

타임머신 제작 원리의 기초가 되는 것은 아인슈타인의 일반상대성 이론. 이 이론은 중력을 물질에 의해 시공간이 뒤틀린 상태로 정의한다.

시공간이 충분히 뒤틀린 곳을 통해 거꾸로 한 바퀴 돌아 과거의 한 사건의 장소로 가 볼 수 있는 상황이 가능해진다는 것이다.

시간을 상당한 정도로 뒤틀기 위해서는 많은 중력이 필요하다. 블랙홀은 시공간에 균열을 일으킬 정도로 엄청난 중력을 가졌다. 하지만 시간여행의 관문이 못 된다. 이곳을 통과하다가는 타임머신이 산산 조각나기 때문이다.

하지만 적정한 조건의 '웜홀'(두 개의 블랙홀이 맞닿은 모습을 사과를 관통한 벌레 구멍에 비유)은 비록 이론상이지만 타임머신이 될 수 있다.

물론 반중력과 한쪽 블랙홀의 속도가 절묘하게 결합해야만 가능하다. 물리학자들은 또 원자보다 얇으면서 엄청난 밀도를 가진 가상의 '우주끈'을 생각해 내기도 했다. 두 끈이 빠르게 움직일 때 주위를 빙빙 돌면 시간여행을 할 수 있다는 것이다.

특수 상대성 이론이 나온 지 100년 가까이 지난 지금, 시간여행은 이론적으로만 가능하다.

고도로 발달한 문명을 누릴 미래에도 마찬가지일 것이다.

물리학자인 폴 데이비스는 희망을 갖고 있다. 그는 "시간을 거슬러 인간을 보내는 대신 거대한 가속기를 이용, 입자(粒子)를 과거로 보내는 일부터 시작할 수 있을 것"이라고 말했다.

문병도기자