[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. 천안시체육회-더보스턴치과병원, 체육인 구강 건강 증진 업무협약
  2. 한 마리 학이 알려준 기적의 물! 유성 온천 탄생의 전설
  3. 아산시 영인면행복키움, 지역복지네트워크 업무 협약 체결
  4. 아산시, '10cm의 기적' 장애 체험 행사 진행
  5. [숏폼영상] 도심 한복판에서 숲속 공기 마시는 방법
  1. 백석대, 건학 50주년 기념 기독교박물관 특별전 '빛, 순간에서 영원으로'
  2. 아산시립도서관, '자연을 담은 시민의 서재' 진행
  3. 남서울대, 제2작전사령부와 국방 AI 협력 업무협약 체결
  4. 천안시, 성고충상담 담당자 역량강화 교육
  5. [현장취재]정민 한양대 명예교수 에 대해 특강

헤드라인 뉴스


한 마리 학이 알려준 기적의 물! 유성 온천 탄생의 전설

한 마리 학이 알려준 기적의 물! 유성 온천 탄생의 전설

대전 유성 하면 떠오르는 것 바로 ‘유성온천’입니다. 지금은 뜸해졌지만 과거 유성온천은 조선시대 임금님이 행차했다는 이야기가 나올 정도로 유명했다고 하는데요. 유성온천은 과연 언제부터 사람들에게 알려지기 시작했을까요? 유성온천의 기원은 무려 1000년 전 유성지역에 살던 어머니와 아들의 사연에서 시작됐다고 알려져 있습니다. 따뜻한 온천과도 같은 어머니의 정성이 담겨 있다는 유성온천 탄생의 전설을 전해드립니다. 금상진 기자유성온천은 언제부터 사람들에게 알려졌을까 1000년 전 유성지역에 살던 어머니와 아들의 사연에서 시작한..

`5점대 평균자책점`…한화 이글스, 투수진 기량 저하에 고초
'5점대 평균자책점'…한화 이글스, 투수진 기량 저하에 고초

프로야구 한화 이글스가 2026시즌 초반부터 하위권으로 추락하며 고초를 겪고 있다. 팀 내 주축 선수들의 기량 저하가 핵심 원인으로, 특히 5점대 평균자책점을 찍을 정도로 불안정한 투수진은 한화가 가장 먼저 극복해야 할 과제로 지목된다. 2일 KBO에 따르면 한화는 올 시즌 11승 17패 승률 0.393의 성적으로, 리그 10개 구단 중 8위에 올라있다. 최근 10경기 성적은 3승 7패로, 이달 1일 삼성 라이온즈와의 원정 경기에 패하며 3연패 수렁에 빠진 상태다. 중위권과는 2경기 차로 뒤처진 상황이며, 9·10위권과는 단 0.5..

보존된 서울 상암 일본군관사와 흔적 없는 대전 일본군관사…"같은 피해 없도록 피해자성 공유 중요"
보존된 서울 상암 일본군관사와 흔적 없는 대전 일본군관사…"같은 피해 없도록 피해자성 공유 중요"

전투가 벌어진 장소를 전쟁유적이라고 부르는데, 여기에는 전쟁 시설 조성에 동원된 인력과 그 과정도 유적에 포함된다. 일제강점기에 한반도는 일본의 식민지로서 제국 일본의 영역이었으므로 지배를 강압하고 아시아태평양전쟁을 준비한 유적이 곳곳에 남아 있다. 정혜경 일제전쟁유적네트워크 대표는 그의 저서 '한반도의 일제 전쟁유적 활용, 해법을 찾아'에서 "우리 주변에 남아 있는 일제 전쟁유적은 일본 침략전쟁으로 인해 발생한 강제동원의 역사에서 피해자성을 공유할 수 있는 곳"이라며 "피해자성이란 피해의 진상을 파악하고 강제동원 피해자의 아픔에..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 다양한 체험과 공연에 신난 어린이들…‘오늘만 같아라’ 다양한 체험과 공연에 신난 어린이들…‘오늘만 같아라’

  • 대전 찾아 지원유세 펼치는 정청래 대표 대전 찾아 지원유세 펼치는 정청래 대표

  • 첫 법정 공휴일 된 노동절…차분히 즐기는 휴일 첫 법정 공휴일 된 노동절…차분히 즐기는 휴일

  • 기자간담회 갖는 이장우 대전시장…오늘 예비후보 등록 예정 기자간담회 갖는 이장우 대전시장…오늘 예비후보 등록 예정