[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. 대전 서구 중학교서 1학년 학생 3층서 추락… 병원 이송
  2. 김해분청도자기축제 30년 만에 진례 떠나 장유로
  3. '아산페이'구매, 보유 한도 개편
  4. 전국 각지서 대전으로…‘빵박 2일’ 성료
  5. 정명석 성범죄 돕고 고소 막은 JMS 간부 4명… 최대 징역 3년 6개월 구형
  1. 세종에 '국립여성사박물관' 건립… 행정수도 기관 이전 '촉매제' 되나
  2. 박용갑 의원, '공공기관 2차 이전·대전중수청 대전 복귀' 요청
  3. 대전교육공무직노조 "초등학교 교장 노조간부 폭행"…교장 "사실 아니다"
  4. [중도초대석] 국내 최초 국립박물관단지… 임철빈 이사장 "박물관 연결해 새 문화 플랫폼으로"
  5. 시청자미디어재단, '2026 바른 AI디지털 생활 창작 공모전' 시상식

헤드라인 뉴스


`지방주도성장·청년` 집중 투자… 당정, 2027년 예산안 방향 제시

'지방주도성장·청년' 집중 투자… 당정, 2027년 예산안 방향 제시

정부와 집권당인 더불어민주당이 지방주도 성장과 청년, 미래성장 등을 위한 중점 분야에 집중투자라는 '2027년 예산안' 편성 방향을 제시했다. 기업이 지방으로 이전하면 정부가 설비투자를 지원하는 '성장엔진특별보조금' 신설을 비롯해 지방 미래성장지원금 조성을 통한 성장거점 조성, 지역 필수의료 특별회계 신설, 지방국립대 등록금 전액 지원 등도 포함했다. 정부와 민주당은 이날 오전 국회에서 '2027년도 예산안 첫 당정 협의'를 열었다. 한병도 원내대표는 인사말을 통해 "재정 여력이 커진 만큼 어디에, 먼저 얼마나 투자할 것인지 우선순..

이재명 정부 지방이전 속도조절? 좌고우면 안된다
이재명 정부 지방이전 속도조절? 좌고우면 안된다

이재명 정부가 공공기관 및 중앙행정기관 지방 이전을 두고 서울 수도권 소재 기관 눈치 보기 등의 이유로 속도 조절 하는 것 아니냐는 지적이다. 25일 국무회의에서 상정될 것으로 점쳐졌던 금융위원회 등 지방 이전 안건이 전날 금융권 노조 등의 집단 반발 뒤 누락 되면서 나오는 걱정이다. 공공기관 등 이전은 수도권 일극화를 극복하고 국가균형발전을 위한 시대적 과제로 정부가 좌고우면 해선 안된다는 목소리가 높다. 정치권 등에 따르면 이날 열리는 국무회의에서 2차 공공기관 지방 이전 관련 안건이 논의될 가능성이 거론됐지만, 이번 국무회의..

올 하반기에 행정수도 세종 `명운`… 민·관·정 똘똘 뭉친다
올 하반기에 행정수도 세종 '명운'… 민·관·정 똘똘 뭉친다

행정수도 완성의 최대 관문을 앞둔 세종시. 22년 동안 반복해온 '수도 위헌 논란'을 끊어내고, 법적 명문화를 이끌어내기 위한 최적의 시기가 다가오고 있다. 첫걸음은 단연 행정수도특별법 제정으로 향한다. 특별법은 세종을 행정수도로 명문화하고, 대통령실과 국회 본원 이전, 수도권 잔류 행정기관의 추가 이전을 법제화하는 필수불가결한 과정이다. 6·3 지방선거 전 공청회를 마지막으로 멈춰선 특별법 제정 논의를 9월 정기국회에서 재점화, 연내 처리의 과업을 반드시 달성해야만 한다. 조상호 세종시장과 지역 정치권, 시민들이 필승 결의를 다지..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘여러분의 새 출발을 응원합니다’ ‘여러분의 새 출발을 응원합니다’

  • ‘안전한 우리동네 자율방재단이 지킨다’ ‘안전한 우리동네 자율방재단이 지킨다’

  • 2027학년도 대학수학능력시험 원서 접수 시작 2027학년도 대학수학능력시험 원서 접수 시작

  • 호흡기 질환자 급증…‘건강 유의하세요’ 호흡기 질환자 급증…‘건강 유의하세요’