- 2019년 5월 28일

[지식더하기] 시간을 가로질러 떠나는 여행?!

최종 수정일: 2020년 10월 16일

시간여행은 아주 오래전부터 현재까지도 많은 SF영화의 소재로 쓰이거나 사람들의 입담에 오르내리면서 관심이나 흥미가 끊이지 않는 소재 중 하나입니다. 백투더 퓨처(1985, 1989, 1990), 어벤져스:엔드게임(2019), 닥터 후, 시간을 달리는 소녀(2007) 등 많은 드라마와 영화들이 시간여행을 소재로 하고 있습니다. 그만큼, 시간여행은 그 단어 하나만으로도 우리들을 설레게 합니다. 이러한 시간여행은 실제로 가능한 걸까요? 시간여행은 어떠한 원리로 가능해질 수 있는 것일까요?

시간여행은 가능할까?

시간여행이 오래전부터 우리들의 흥미를 불러 일으킨 주제라면, 이 시간여행이 실제로 가능한지의 여부도 아직까지 해결되지 못한 모두가 궁금해하는 것 중 하나입니다. 사람들은 시간여행이 가능한 지를 둘러싸고 여러가지 의견을 제시했는데요, 그 중 하나가 바로 "할아버지 역설"입니다. 할아버지 역설은 시간여행을 통해 과거로 갔을 때 한 어떤 행동이 원래의 미래에 영향을 끼치느냐에 대한 역설인데요, 만약 시간여행을 통해서 과거로 가는 것에 성공했을 때, 어떤 사람이 자신의 할아버지를 찾아서 죽인다면 그 사람은 존재하지 않게 된다는 것입니다.

이러한 역설들의 존재로 인해 시간여행이 불가능해 보이기도 합니다. 하지만, 이 논리는 다중우주라는 개념을 도입하면서 모순이 해결될 수 있을 뿐만 아니라, 시간여행을 포기할 수 없는 우리들의 열정은 시간여행을 아직 실현해 내지는 못했지만, 이론적으로 가능하다고 생각되는 여러가지 이론들을 만들어내고 있습니다.

미래로의 시간여행

미래로의 시간여행은 물리적으로 가능하다고 알려져 있습니다. 물론, 현재 인류의 기술로 실현해 내기에는 무리가 있지만, 이론적으로는 확실하다고 합니다. 이 것에는 두가지 방법이 있는데, 둘 다 자신의 시간을 느리게 하여 미래의 시간대로 이동하는 방법입니다. 한가지는 특수상대성이론을 이용하는 것이고 일반상대성이론을 응용하는 것인데, 특수상대성이론에서는 속도가 빨라질수록 시간이 느리게 가기 때문에, 이를 이용하여 자신의 시간을 느리게 할 수 있고, 일반 상대성이론에서는 중력이 강한 공간에서 시간이 느리게 흐르기 때문에, 중력이 강한 공간으로가서 자신의 시간을 느리게 하여 미래로 시간여행을 할 수 있다고 알려져 있습니다. 이 방법은 우리가 판타지 영화에서 본 것처럼 순식간에 미래로 가는 것이 아니고, 자신을 제외한 모든 것의 시간을 빠르게 흐르게 하여 미래로 짧은 시간(자기 기준)내에 도달할 수 있도록 하는 것입니다.

그렇지만, 미래로 간다면 당연히 과거로 다시 돌아올 수 있는지도 같이 생각하게 됩니다. 이 이론들 만으로는 다시 돌아오는 것을 설명하기에 어려움이 있습니다. 그렇다면, 과거로의 시간여행을 위해서는 어떠한 다른 방법과 이론이 응용되어야 할까요?

과거로의 시간여행

과거로의 시간여행을 하기 위해 사용될 수 있는 이론은 미래로의 시간여행과 약간 다릅니다. 일단, 상대성이론을 적용하여 과거로의 시간여행을 설명할 수 없습니다. 그렇기 때문에, 조금은 다른 이론들이 도입됩니다.

첫번째로, 웜홀이 있습니다. 웜홀은 일반상대성이론을 이용하면 예측할 수 있는 시공간의 지름길입니다. 이 것을 이용하면, 시공간의 한 지점에서 다른 지점으로 쉽게 이동할 수 있다고 합니다. 그렇기 때문에, 이 것이 발견되거나 만들어질 수 있다면, 시간여행은 가능해질 수 있습니다. 하지만, 약간의 문제점이 있다면, 웜홀은 생성될 때 사이즈가 너무 작을 수도 있기 때문에, 만들어진다 하더라도 실질적으로 시간여행을 하는 데에 이용될 수 있는지는 의문이라고 합니다.

두번째로는, 우주끈이라는 것을 활용한 시간여행입니다. 우주끈은 초기 우주의 흔적으로, 막대한 질량을 포함하고 있다고 생각되는 것인데요, 이 것은 두가지 타입으로 존재할 수 있습니다. 하나는 반지와 같이 닫힌 형태이거나, 나란한 직선과 같이 열린 타입입니다. 만약 후자라면, 두개의 아주 가까이 놓여진 우주끈 사이의 시공간이 굽어지면서, 그 것을 이용해 시간여행을 할 수 있다고 합니다. 하지만, 이 이론도 아직은 이론일 뿐, 실제적으로 어떠한 방식으로 이용할 수 있을지의 설계까지는 이루어지지 않았습니다.

마지막으로, 티플러 실린더라는 구조물을 이용하면 시간여행을 할 수 있습니다. 이 구조물은 이론 상에서 존재할 수 있는 구조물이고, 현실에서는 거의 실현되기 힘든 구조물입니다. 그 이유는, 태양의 10배의 질량을 가진 물질이 길고 얇은 원통모양으로 배열되어야 하며, 또한, 분당 수십억회의 회전이 이루어져야한다는 조건을 가지고 있기 때문입니다. 이런 엄청난 조건을 자랑하는 구조물인 만큼 실제로 만들어지기는 어렵겠지만, 이론 상에서 이 구조물은 어느 정도의 의미를 가집니다. 이 정도의 질량과 에너지가 있어야 시간여행이 가능하다라는 식의 어떤 정보를 알려주기도 하기 때문입니다.

이 것 외에도 다양한 시간여행을 뒷받침하는 이론들이 존재하지만, 가장 유력한 이론들 세가지만 소개하였습니다. 나머지 이론들도 영상에서 찾아보실 수 있을 것 같습니다.

현실에서의 시간여행

위와 같이 시간여행을 완성할 수 있는 이론들은 여럿 존재하지만, 그 이론들이 적절히 응용되어 현실세계에서 이용하거나 작동시킬 수 있는 구조물이나 방법 등으로 발전시키는 것은 아직 우리에게 남겨진 숙제 같습니다. 더욱 좋은 이론을 발전시키거나, 이미 알려진 이론들을 효율적으로 적용하여 시간여행을 가능케 할 완성품을 만들어내는 것에 시간을 더 투자하여, 미래에는 결국 시간여행을 자유롭게 할 수 있을 정도의 과학기술을 가지게 된다면, 인류는 또 하나의 시대를 맞이하게 될 것 같습니다.

필요한 피직스 2019 여름호

작성자: 19-027 김준모

분야: 현대물리

참고문헌:

[1]https://www.youtube.com/watch?v=Pc1oJmSgvT8

[2]https://www.youtube.com/watch?v=bcVHjEEyik0

[3]https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8B%9C%EA%B0%84_%EC%97%AC%ED%96%89#%EB%8B%A4%EC%A4%91%EC%9A%B0%EC%A3%BC_%EC%8B%9C%EA%B0%84%EC%97%AC%ED%96%89

[4]https://www.mk.co.kr/news/it/view/2019/02/98567/

[5]https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8B%9C%EA%B0%84_%EC%97%AC%ED%96%89#%EC%9A%B0%EC%A3%BC%EB%81%88

[6] https://namu.wiki/w/%EC%8B%9C%EA%B0%84%EC%97%AC%ED%96%89

이미지:

[1] 어벤져스:엔드게임 포스터