타임머신과 시간여행자

 

 

과거를 바꾸겠다고? 공부를 좀 더 하고 와야 될 걸?

 

 

시간여행자에 대한 증빙사진이 대두되면 진실공방이 뜨겁게 타오르다가도 결국 허위로 밝혀지거나 당시 사회상을 잘 알지 못해 생긴 해프닝으로 끝나기 일쑤였다. 여기에 덧붙여 미래에서 온 시간여행자에 대한 이야기들도 심심치않게 등장하여 호기심과 더불어 가짜논쟁을 불러일으켜 왔다. 이는 모두 과거로 돌아갈 수 있도록 해주거나 미래로 갈 수 있도록 만들어주는 타임머신과 직결되는데 그러면 과연 우리는 진짜로 과거로의 여행이 가능하긴 한 걸까? 영화 '터미네이터'에서는 미래에서 온 로봇이 미래의 인간 지도자를 낳게 될 여인을 살해하려 한다. 영화 속에서 로봇은 계속 실패했지만 실제로 성공할 가능성도 있을까? 최근 한 과학자는 양자역학(미시 세계의 움직임을 분석하는 물리학)으로 시간 여행을 하더라도 과거를 마음대로 바꿀 수 없다는 논문을 발표한다.

 

과거는 바꿀 수 없다.

 

미국 뉴욕시립대의 댄 그린버거 교수가 ‘양자역학(Quantum Mechanics)'지에 발표한 논문에서 연구한 결과를 보면 다음과 같다. ’일단 시간여행이 가능하다고 볼 때 과연 과거로 가서 역사를 바꾸는 일이 가능할 까? 만약 내가 과거로 가서 결혼 전의 할아버지를 살해했다고 생각해보자. 그렇게 되면 아버지가 태어나지 않게 되고, 나 역시 존재하지 않게 되는 '할아버지 살해의 패러독스'가 발생한다.' 그린버거 교수는 양자역학을 이용해 이러한 '할아버지 패러독스'를 분석했다. 전자(電子)와 같은 양자(量子)는 동시에 서로 다른 장소에 존재할 수도 있고 상충되는 성질을 한꺼번에 가질 수도 있다. 그러나 양자에 무슨 일이 일어났는지 관찰하려는 순간 이제까지의 행동을 숨기고 얌전해진다. 양자는 관찰 전에는 여러 가지 성질이나 행동을 가질 가능성이 있지만 일단 관찰되면 하나의 모습만 남는 것이다.

 

다라서 양자역학으로 보면, 역사를 바꾸기 위해 미래에서 온 영화 터미네이터의 로봇은 결코 살해 임무를 완수할 수 없다. 마찬가지로 과거에 우리 아버지는 어머니와 결혼 하지 않을 수도 있고 나 대신 다른 아이를 낳았을 수도 있다. 그러나 양자를 관찰할 때 하나의 관찰 결과가 나오듯, 내가 존재한 이상 아버지의 삶의 경로는 어머니와 결혼하고 나를 낳은 것으로 결정(양자 관찰 결과)된다. 아버지가 나를 낳지 않을 수 있는 것은 내가 현재를 모를 때(양자를 관찰하기 전)이다. 하지만 내가 현재를 모를 수 없기 때문에 다른 가능성은 사라지는 것이다. 그린버거 교수의 주장은 영화 '타임머신'에서 확인할 수 있다. 영화에는 병으로 죽은 애인을 살리기 위해 주인공이 과거로 시간여행을 하는 장면이 나온다. 그러나 병을 고쳤더니 이번에는 다른 사고로 애인이 죽는 등 결국 현실을 바꾸지 못했다. 그린버거 교수도 ‘할아버지를 죽이려고 과거로 가면 할아버지가 원래 있던 곳에서 다른 곳으로 가버렸다든지 해서 역사를 바꾸지 못하게 된다.’라고 설명했다.

 

내가 존재하는 다른 우주

 

흥미로운 점은 양자역학으로 볼 때 과거는 바꿀 수 없지만 미래는 얼마든지 바꿀 수 있다는 것이다. 물론 시간여행이 아니라 인간의 '자유의지'다. 그린버거 교수의 논문에 따르면, 현재는 과거의 가능성 중에 하나가 선택된 것이지만, 미래는 아직 결정되지 않았으므로 무한한 가능성이 있다고 보는 것이다. 따라서 우리가 현재 하는 일에 따라 미래는 얼마든지 바뀔 수 있다는 것이다.

그린버거 교수와는 다르게 할아버지 패러독스를 해결한 이론도 있다. 바로 내가 살고 있는 곳과 똑 같은 우주가 수없이 존재한다는 '평행 우주론'이다. 이에 따르면 내가 과거로 갈 때는 내가 살고 있는 우주와 이웃한 평행우주로 돌아가게 된다. 그곳에서 할아버지를 죽이면 그 우주에서는 내가 결코 태워날 수 없다. 그러나 출발했던 우주에는 여전히 내가 존재한다. 이 개념은 이연걸 주연의 더원에 등장한다. 다른 표현으로는 ‘도플갱어 다중우주’이다. 관측한도에 따라 자신과 구별되지 않는 세계에 살고 있는 도플갱어 우주가 있다고 가정하자. 그리고 과거로, 또는 미래로 시간여행을 그 다중우주로 간다고 하면, 앞에서 말한 역설적인 상황은 일어나지 않을 수 있다. 즉 어머니를 살해하기 위해 간 우주가 다른 도플갱어 우주라면, 당신은 어머니를 죽여도 패러독스를 유발하지 않는다. 그 우주는 단지 '당신이 태어나지 않은 도플갱어 다중우주'이기 때문이다.

 

시간여행은 가능한가?

 

일반상대성이론에서는 고무판에 볼링공을 놓으면 고무판이 움푹 들어가듯이 중력에 의해 시공간이 변형될 수 있다고 본다. 만약 시공간이 크게 뒤틀린 곳을 찾아 간다면 과거로 돌아갈 수도 있는 것이다. 타임머신은 바로 시공간을 뒤틀게 만드는 장치가 된다. 영화 '콘택트'에서 나온 장치가 바로 이런 것이다.

타임머신이 가는 경로도 제시되었다. 1988년 물리학자 킵 손은 시간여행을 가능하게 해 줄 '웜홀(WORM HOLE)'이라는 개념을 창안해 냈다. 웜홀은 시공간을 뒤틀 능력이 충분한 블랙홀을 연결하는 통로다. 이 중 한쪽 통로를 원하는 곳으로 조작하면 곧바로 과거로 돌아 갈 수 있는 것이다. 다른 가설은 우주끈이론이다. 우주끈은 웜홀과 같이 역시 가상의 물체이다. 광속으로 스쳐 지나가는 2개의 우주끈을 사용하면, 과거로 가는 시간 여행을 할 수 있다. 우주선을 타고 지구를 출발하여 목적지인 가상의 행성 X를 정한다. 우주끈 주위에서는 공간이 떼 내어져 있으므로, 광속으로 향해 가는 우주 끈 A의 옆을 도는 쪽이 거리가 짧아지게 된다. 우주선은 이 경로를 지나 아광속으로 행성 X로 간다. 그렇게 되면 지구에서 행성 X까지 똑바로 나아가는 빛보다 빨리 도착할 수 있다. 행성 X에서 지구를 되돌아보면, 아직 출발하기 전의 우주선이 보인다. 또 1개의 우주끈 B의 옆을 돌아 지구로 오면, 지구를 출발하려고 하는 우주선을 만나게 된다. 즉 과거로 도착하게 되는 것이다.

 

(개인적 소견)

 

우리는 과거나 미래로의 시간여행과 이를 위한 타임머신에 대해 단순히 상상에 불과한 것으로 여기지만 그래도 은근히 그게 가능하다면 하는 바람도 있습니다. 타임머신이라든가 시간여행자 그리고 평행우주 등은 아직까지는 이론에 지나지 않기는 합니다만. 그러나 현재의 과학 발전 속도로 본다면 머지않은 미래에 적어도 지금 보다는 훨씬 짧은 시간으로 항성간 여행이 가능할 정도의 우주선이 개발되지 말하는 법은 없지 않을 듯 합니다. 일론 머스크가 계획하고 있는 화성 테라포밍도 조금씩이나마 시현될 것으로 기대도 되고요. 현재로서는  마음대로 시공간을 넘나드는 상상여행에 한정되고는 있지만 말입니다.