[사이언스칼럼] 시간의 신비

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼] 시간의 신비

최기용 한국원자력연구원 지능형원자력안전연구소장

  • 승인 2022-08-18 16:53
  • 신문게재 2022-08-19 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
최기용 한국원자력연구원 지능형원자력안전연구소장
최기용 한국원자력연구원 지능형원자력안전연구소장
이탈리아의 이론 물리학자인 카를로 로벨리는 시간의 신비에 관해 연구하는 과학자다. 그의 저서 <만약 시간이 존재하지 않는다면>, <시간은 흐르지 않는다> 등에서는 우리의 지적 호기심을 자극하는 놀랍고도 흥미로운 이야기가 담겨 있어 소개해 본다.

시간이 무엇인지에 대해 처음으로 의문을 품은 사람은 고대 그리스 철학자 아리스토텔레스다. 그는 '시간은 사물이 변화하는 척도'라 결론지었다. 아무것도 변하지 않는다면, 시간은 흐르지 않고 존재하지도 않는다는 것이다. 한편 영국의 물리학자 뉴턴은 정반대 의견을 내세웠다. 사물이나 사물의 변화와 상관없이 시간은 절대적이고 일정하게 흐른다는 주장이었다.

두 과학자가 시간에 대해 제시한 서로 다른 의견은 20세기 미국 과학자 아인슈타인의 '시공간에 대한 중력장 이론'을 통해 통합됐다. 아인슈타인도 뉴턴처럼 시간은 존재한다고 보았다. 다만, 세상에 일어나는 현상들과 무관하게 일정하게 흐르지는 않는다. 절대적인 것이 아닌, 중력장의 크기를 측정하는 한 가지 방법일 뿐이라 여겼다.

중력장이란 중력이 영향을 미치는 공간을 뜻한다. 절대적이거나 평평하지 않고, 구부러질 수 있어서 주변의 다른 것들과 밀고 당기는 관계에 놓여 있다. 실제로 우리는 휘어진 시공간 속에 존재한다. 중력이 큰 곳에서 시간은 더 느리게 흐른다. 높은 곳에 사는 사람보다 평지에 사는 사람이 지구로 인한 중력을 크게 받으므로 시간이 더욱 느리게 흘러 천천히 늙는다.

SF 영화 <인터스텔라>에서 이를 짐작할 수 있는 장면이 나온다. 주인공 쿠퍼는 밀러 행성에서 3시간 탐사를 마치고 우주선 인듀어런스 호로 복귀하는데, 그 사이 23년이 흘러 동료 로밀리 박사는 늙어 있었다. 중력이 높은 밀러 행성에서의 1시간은 인듀어런스호에서 7년이었던 것이다. 추가로, 지구보다 중력이 28배 높은 태양 표면에서는 1년에 33초씩 시간이 느려진다. 지구에 비해 중력이 6배 낮은 달 표면에서는 1년에 100분의 1초(10 밀리초) 정도 시간이 빨라진다. 변화 속에서 시간이 정해진다는 아리스토텔레스의 주장도 일정 부분 옳은 셈이다.

아인슈타인의 특수상대성이론에 따르면, 시간은 중력뿐만 아니라 속도의 영향도 받는다. 예를 들어, 시속 300㎞의 KTX 열차 탑승자의 시계는 열차 바깥에 서 있는 사람의 시계보다 초당 25조 분의 1초 정도 느리게 움직인다. 지구 상공 20,000km의 중궤도를 돌고 있는 인공위성은 낮은 중력으로 인해 시간이 빨라지는 효과와 시속 14,000km로 공전해 느려지는 효과가 일정 부분 상쇄돼, 하루에 10만분의 3초(30마이크로초) 정도 더 빨리 흐른다. GPS 위성에 지구 기준으로 시간을 보정하는 기능이 내재돼 있는 이유다. 이처럼 우리가 느끼는 시간은 내가 어디 있는지, 인접해 있는 물질의 질량이 많고 적은지, 이동하는 속도에 따라 고무줄처럼 달라진다.

과거, 현재, 미래 관점으로도 접근해보자. 뉴욕에 사는 친구와 전화할 때, 상대 목소리가 나에게 전달되기까지 몇 밀리 초가 걸린다. 내가 듣는 친구의 현재가 사실 그에게는 과거다. 인간이 구별할 수 있는 시간차가 10분의 1초 정도이다. 이를 빛이 갈 수 있는 거리로 환산해보면, 지구 지름의 약 3배에 달하는 구면체가 현재라는 시간을 공유하는 최대 공간이 된다. 빛의 속도로 약 20분 떨어진 화성에 사는 친구와 화상통화를 한다면 우리가 보는 그의 모습은 20분 전일 테다. 이 20분의 시간 간격은 과거도 미래도 아닌, 현재가 확장된 것이다. 화성과는 20분이지만 우리와 가장 가까운 안드로메다 은하와는 250만 년이다. 그러므로 우주에'같은 순간'은 존재하지 않으며 현재는 우주 전체에 적용되지 않는다.

한국형발사체 누리호의 성공에 이어, 첫 달탐사선 다누리호 발사까지 우리나라가 본격적인 우주강국 대열에 합류했다. 미 항공우주국이 추진하는 달 유인탐사 아르테미스 프로젝트에도 참여할 예정이며, 2030년에는 한국형 달착륙선을 보낼 계획도 세웠다. 인류가 달에 유인기지를 건설해 먼 우주로 뻗어나가는 날이 머지않았다. 이에 대비해 국제 시간을 넘어 우주 시간까지 우리의 이해를 확장할 때다. 최기용 한국원자력연구원 지능형원자력안전연구소장

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 제천시장기 파크 골프대회 개막식서 항의 소동… 시장 축사 중단
  2. 충남도 인구 214만 돌파…사상 최대치 경신
  3. 2금융권 예금금리 높이며 금리경쟁 대열 합류... 대전 비은행금융기관 수신도 늘까
  4. 추미애 경기도 지사, 농업인 보호 의지 밝혀
  5. 김종서 장군 역사적 가치 널리… 세종시, 해군과 교류 넓힌다
  1. [2026 청양 어린이 안전골든벨] 청양 퀴즈왕 '청양초 5학년 박찬희'… "내년 2연패 도전할 것"
  2. [공주다문화] 한국전력공사 공주청양지사, 추석 명절 맞아 공주시가족센터에 온정의 식료품 키트 후원
  3. [2026 청양 어린이 안전골든벨] 퀴즈왕 자리 놓고 5학년vs3학년 치열한 경쟁… 패자부활전서 기사회생 한 5학년 청양 퀴즈왕 등극
  4. [논산다문화] 후무스와 피데로 맛보는 튀르키예의 따뜻한 환대
  5. [사설] 국립치의학연구원 최적지는 역시 ‘천안’

헤드라인 뉴스


[기로에 선 행정수도] 한몸이었던 행정수도·혁신도시, 국가적 과업 완성할 때

[기로에 선 행정수도] 한몸이었던 행정수도·혁신도시, 국가적 과업 완성할 때

수도권에 집중된 정치와 행정의 중추 기능을 지방으로 이전하기 위해 추진된 세종 행정수도 건설. 그러나 관습헌법상 '서울이 수도'라는 헌법재판소의 위헌 결정으로 멈춰 섰고, 20여 년이 지나서야 다시금 논의가 본궤도에 오르게 됐다. 우여곡절 끝에 11일 행정수도특별법에 대한 국회 상임위 법안심사소위의 축조심사가 예정되면서다. 시간은 많지 않다. 향후 예상되는 정치적 여건과 현재 추진 중인 정부의 기관 이전 정책 등 상황에 비춰볼 때, 특별법 제정은 이번 정기국회에서 '골든타임'을 맞이한 상황이다. 특히 헌법이 정한 정기국회 시한이 불..

<속보>계룡산성 출토 명문기와, 대전 상대동유적 제작 가능성
<속보>계룡산성 출토 명문기와, 대전 상대동유적 제작 가능성

계룡산성에서 발견되는 기와가 지금은 아파트가 들어선 대전 유성구 상대동 유적에서 제조돼 공급되었을 가능성이 처음으로 제기됐다. 김기민 부경문물연구원 수석연구원은 국립공원공단 계룡산국립공원사무소와 국립공주박물관이 함께 지난 4일 개최한 '계룡산 학술발표회'에서 계룡산성에서 출토된 기와와 수막새 등을 분석해 이같이 밝혔다. 계룡산성에서는 현재까지 글자가 적힌 103점의 명문기와가 수집되었고, 토기 외면에 포목이나 직물 등을 대고 두드려 문양을 낸 타날문양 기와가 대다수인데 타날문양의 종류는 46개 형식에 이른다. 수집된 기와 대부분 파..

[수능 D-10] 국어·수학 변별력 유지 전망, 막판 시간 관리 중요
[수능 D-10] 국어·수학 변별력 유지 전망, 막판 시간 관리 중요

2027학년도 대학수학능력시험이 열흘 앞으로 다가온 가운데 국어와 수학이 올해도 변별력 있게 출제될 것으로 전망됐다. 수험생들은 남은 기간 취약 영역을 점검하고 실전 시간 관리와 컨디션 조절에 집중해야 할 것으로 보인다. 8일 종로학원이 발표한 '2027학년도 수능 D-10 전략'에 따르면 올해 수능은 국어와 수학 모두 변별력 있는 출제 기조가 이어질 가능성이 높다. 국어는 통합수능이 도입된 2022학년도 이후 2023학년도를 제외한 4년간 어렵게 출제됐다. 수학도 통합수능 도입 이후 5년 연속 변별력 있는 출제 흐름을 이어왔다...

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전 국제 와인엑스포 ‘북적’ 대전 국제 와인엑스포 ‘북적’

  • 깊어가는 가을과 낙엽 깊어가는 가을과 낙엽

  • 난방용품 판매 준비 분주 난방용품 판매 준비 분주

  • 울긋불긋 물든 도심 울긋불긋 물든 도심