[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. 조원휘, '오직 유성' 출판기념회… "유성의 내일, 시민과 함께 그릴 것"
  2. 단비처럼봉사단, 취약계층에 사랑나눔… "지역에 따뜻한 온기를"
  3. 나사렛대, 2025학년도 천안시 겨울방학 영어캠프 성료
  4. 천안직산도서관, 청소년 독서동아리 '단짝독서' 운영
  5. 백석대 물리치료학과, 찾아가는 건강 프로그램 운영
  1. 천안시 동남구, 천안역 동부광장 일원 합동점검 나서
  2. 천안시, 겨울철 안전사고 예방 대책 논의 위한 장애인거주시설장 간담회 개최
  3. 천안시농업기술센터, 농작업 안전컨설팅 참여 농가 모집
  4. 천안시 서북구, 노점상·불법적치물 집중단속… 안전한 보행환경 조성
  5. 천안시, '의료·요양 통합지원 협의체' 개최…돌봄체계 강화

헤드라인 뉴스


민주당 충청발전특위 “시·도통합 인센티브, 균형성장 새모델”

민주당 충청발전특위 “시·도통합 인센티브, 균형성장 새모델”

더불어민주당 ‘대전 · 충남통합 및 충청발전특별위원회’는 정부가 발표한 '광역 지방정부 간 행정통합시 부여되는 인센티브안'과 관련, “대한민국 균형성장의 새로운 모델”이라며 환영했다. 충청특위는 1월 16일 국회 소통관에서 기자회견을 열고, “정부의 4대 패키지 지원방안은 지방소멸의 위기를 국가 차원에서 정면 돌파하겠다는 분명한 의지의 표명이며 대한민국의 재도약을 이끌 강력한 마중물”이라고 밝혔다. 특위는 “대한민국은 수도권 일극 체제의 심화로 인해 서울은 집값 폭등과 교통 혼잡, 생활비 부담이라는 한계에 직면했고 지역은 인구 유출..

대전충남 통합 입법 개문발차…"정부案 미흡 파격특례 관철해야"
대전충남 통합 입법 개문발차…"정부案 미흡 파격특례 관철해야"

대전 충남 통합과 관련 조만간 개문발차(開門發車)할 입법화 과정에서 재정 및 권한 특례를 극대화할 수 있도록 하는 충청 여야의 총력전이 시급하다. 4년간 20조 원, 공공기관 우선 이전 고려 등 정부의 당근책이 파격적인 인센티브를 기대했던 충청권의 눈높이엔 미치지 못했다는 지적에 따른 것이다. 전면적인 세제개편, 대전 충남 통합시장 국무회의 참석, 자치구 권한확대 등 정부 안(案)에 없는 파격 특례를 특별법에 명문화해야 한다는 목소리가 커지고 있다. 18일 정치권에 따르면 더불어민주당은 빠르면 이번 주 대전 충남 통합 특별법안을 발..

행정통합 인센티브 與野 충돌…국힘 "선거용 매표" vs 민주 "정치 공세"
행정통합 인센티브 與野 충돌…국힘 "선거용 매표" vs 민주 "정치 공세"

정부가 대전 충남 등 행정통합 시도에 대한 지원 방안 4대 방향을 내놓자 여야가 또다시 정면 충돌했다. 국민의힘은 "지방선거를 앞둔 돈 풀기"라며 여당을 압박했고, 더불어민주당은 "지방 소멸의 절박함을 외면한 정략적 공세"라고 반격했다. 행정통합이 지방선거 최대 승부처 금강벨트의 뇌관으로 부상한 만큼 밀려선 안 된다는 절박감이 강대 강 대치로 이어진 것으로 풀이된다. 18일 정치권에 따르면, 정부는 지난 16일 광주·전남, 대전·충남 등 광역 지방정부 간 행정통합을 추진하는 '통합특별시'에 대해 연간 최대 5조 원, 4년간 최대 2..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 눈과 함께 휴일 만끽 눈과 함께 휴일 만끽

  • 3월부터 바뀌는 운전면허증 사진 규정 3월부터 바뀌는 운전면허증 사진 규정

  • 대전·세종·충남, 올 겨울 첫  고농도 미세먼지 비상저감조치 시행 대전·세종·충남, 올 겨울 첫 고농도 미세먼지 비상저감조치 시행

  • 충청권 ‘초미세먼지 예비저감조치` 발령 충청권 ‘초미세먼지 예비저감조치' 발령