타임머신, 존재할 수 있을까?

▒ 속도가 증가할수록 질량이 감소하는 물질이 발견된다면 미래 또는 과거로의 여행을 위한 타임머신이 존재할 수 있게 된다. 과거와 미래를 넘나드는 타임머신은 과연 존재할 수 있을까? 아인슈타인은 이미 상대성 이론을 통해 타임머신이 존재할 수 없다는 것을 증명했다. 세계적인 석학 스티븐 호킹 박사 역시 초기 이론에서는 타임머신의 가능성을 보여줬지만 최근에는 다소 인문학적 논리로 타임머신의 존재 가능성을 부인하고 있다. 미래에 타임머신이 만들어졌다면 우리가 살고 있는 현재, 즉 과거로의 방문이 있었어야 하지만 아직까지 나타나지 않았다는 것이다. 하지만 ‘꿈의 기계’인 타임머신에 대한 인류의 상상은 멈춰지지 않고 있다. 특히 음모론자들은 UFO가 바로 미래에서 온 타임머신이며, 미래 세계에서의 철저한 통제로 현재의 인류가 파악하지 못하고 있을 뿐이라는 주장을 하고 있다. 아인슈타인의 상대성 이론은 타임머신의 존재 가능성을 부인하고 있지만 상대성 이론의 틀을 벗어나는 물질이 발견된다면 타임머신이 존재할 수 있다는 가능성을 열어주기도 한다. 즉 빛보다 빠른 초(超)광속 비행이 이뤄진다면 SF 영화나 소설속의 한 장면처럼 과거나 미래로 여행하는 것이 가능하게 된다는 것. 빛은 1초에 30만km를 이동하는데, 이는 지구를 7바퀴 반이나 돌 수 있는 속도다. 인류가 만든 가장 빠른 이동수단은 전투기인데, 1초에 340m를 이동하는 소리(음속)보다 빠를 때 1마하(시속 1,224km)로 정의되는 것과 비교하면 빛의 속도는 상상을 불허한다. 실제 천문학의 거리 측정 단위인 1광년(빛이 1년간 이동한 거리)은 약 10조km에 달한다. 아인슈타인의 상대성 이론은 속도가 빠르면 빠를수록 물체의 질량이 증가한다는 것으로 우주 한계속도인 빛보다 빨라지게 되면 질량이 무한대로 증가한다는 것이다. 예를 들어 초 광속으로 이동할 수 있는 우주선이 있다면 빛보다 빨라지는 순간 엄청난 질량 증가를 겪게 된다. 이로 인해 빛보다 빠른 속도를 만들기 위해서는 처음보다 수백, 수천 배 이상의 엄청난 추진력이 필요하게 되는데, 이는 달리 말해 빛보다 빠른 속도의 초 광속 비행은 사실상 불가능하다는 것이다. 하지만 아인슈타인의 상대성 이론을 벗어나는 물질이 존재한다면 상황은 달라진다. 일부 과학자들은 속도가 증가할수록 질량이 감소하는 물질이 존재한다고 가정하고 이를 ‘타키온(tachyon)’이라고 이름 지었다. 지난 1973년 오스트레일리아의 R. 클레이와 R. 크라우치는 과학 잡지 네이처에 빛보다 빠른 입자인 타키온이 존재할 수 있다고 발표했다. 타키온은 에너지가 줄어들수록 속도가 증가하는 ‘가상의 물질’로 존재 여부가 확인되지 않았지만 존재가 확인된다면 초 광속 비행이 가능해진다. 빛보다 빠른 속도로 비행하면 시간의 제약을 넘어선다는 것은 이미 확인된 사항이다. 실제 지구 주위를 빠른 속도로 돌고 있는 인공위성은 지상보다 수 천만분의 1초라도 시간이 느려진다. 사람이 인지할 수 있는 정도의 시간차는 아니지만 현재 GPS 위성 등 대부분의 인공위성은 지상과 지속적으로 시간보정 작업을 하고 있다. 이러한 현상은 ‘쌍둥이 패러독스’로 설명된다. 예를 들어 일란성 쌍둥이 중 한명이 광속에 가까운 속도로 10년간 우주여행을 하고 돌아온다면 지구에 있는 다른 쌍둥이 보다 10년은 젊은 상태라는 것. 즉 광속에 가까운 우주여행을 하는 동안 시간은 거의 흐르지 않는 반면 지구의 쌍둥이는 10년이라는 나이를 먹은 것이다. 하지만 타임머신의 존재 가능성을 부인하는 쪽에서는 초 광속 비행이 단지 빠른 속도의 여행일 뿐 시간의 이동은 아닐 것이라고 반박하고 있다.   ▒ 타임머신의 존재 가능성을 열어주는 또 다른 가설은 바로 웜 홀이다.   웜 홀은 엄청난 중력으로 인해 시공간을 빨아들이고 왜곡시키는 블랙홀을 통과함으로써 전혀 다른 시공간으로 이동할 수 있다는 이론이다. 웜 홀은 이름 그대로 사과 위에 있는 벌레가 반대쪽으로 이동하기 위해서 사과 표면을 빙 돌아가야 하지만 사과 중심부를 향해 구멍을 뚫고 이동한다면 순간 이동에 가까운 것이 된다는 것이다. 즉 사과는 우리가 살고 있는 우주 또는 시공간이며, 벌레는 인류 또는 타임머신이라면 웜 홀을 통해 새로운 시공간으로 이동할 수 있다는 것이다. 시간여행을 소재로 한 SF 영화 ‘스타게이트’나 ‘레트로액티브’ 등은 대부분 이 같은 웜 홀 이론에 근거하고 있다. 하지만 반대론자들은 블랙홀의 중력을 견디며 통과할 수 있는 물질이 존재하지 않기 때문에 산산조각 나게 되며, 통과하더라도 그것이 과거나 미래의 공간이 아닐 것이라고 주장하고 있다. 음모론자나 일부 과학자의 주장처럼 먼 미래에는 타임머신이 존재하고 있으며, 단지 현재 인류가 깨닫지 못 하는 것일 수 있다. 또는 반대론자들의 주장처럼 어떠한 형태로든 존재할 가능성조차 없을 수도 있다. 하지만 인류가 과거에는 상상조차 할 수 없었던 과학기술을 실현해 왔다는 점을 고려한다면 먼 미래에는 타임머신이 실체로 존재할 가능성을 무시할 수만은 없을 것이다. <출처> 파퓰러사이언스