[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. [현장에서 만난 사람]남성현 제34대 산림청장(국민대 임산생명공학과 석좌교수)
  2. 천안시장애인체육회, 제5회 천안시 시각장애인체육대회 개최
  3. 세종 행정수도 완성, '특별법 제정+α'가 필요하다
  4. 충남콘진원, 2026 부산인디커넥트페스티벌 참가
  5. 천안신방도서관, 온 가족 함께 즐기는 '가족 책 소풍' 운영
  1. 충남교육청평생교육원, '성인 다문화 한국어교실' 프로그램 운영
  2. '휠체어' 타고 75일 유럽 여행기… 세종시서 듣는다
  3. 서산 인지면 당율저수지서 물고기 1천여 마리 집단 폐사
  4. 한국자유총연맹 대전시지부 한마음 역량 강화 대회
  5. 대전사랑메세나·대전학원안전공제회, 취약계층과 함께한 특별한 영화 시사회

헤드라인 뉴스


공공기관 이전 발표 임박에 충청권 지자체 `후끈`

공공기관 이전 발표 임박에 충청권 지자체 '후끈'

정부의 2차 공공기관 이전 계획 발표가 임박하면서 충청권 지방자치단체가 기관 유치에 사활을 걸고 있다. 빠르면 이번 주 중앙행정기관 지방 이전 안건 국무회의 상정으로 대장정을 시작하는 이번 사안과 관련 전국 지자체들이 전담 조직 가동과 지역 정치권과 공조 등 유치 활동에 총력전을 펼치고 있다. 대전시와 세종시, 충남도, 충북도 등 충청권 역시 지역발전 명운을 걸고 새로운 성장동력을 확보하기 위해 지역 전략산업과 연계한 핵심 기관 유치에 공을 들이고 있다. 23일 대전시를 비롯한 충청권 지방자치단체와 관계 부처 등에 따르면 금융위원회..

충청권 시중은행 가계부채 50조 넘었다... 금리 인상 기조에 부채 적신호
충청권 시중은행 가계부채 50조 넘었다... 금리 인상 기조에 부채 적신호

충청권 시중은행 가계부채 규모가 사상 처음으로 50조 원을 넘어섰다. 가계 빚이 최고점을 찍은 상황에서 기준금리 인상 기조가 이어지며 가계 원리금 상환 부담이 커짐과 가계부채 건전성 관리에 적신호가 켜졌다. 23일 한국은행 대전세종충남본부가 발표한 '6월 지역 금융기관 여수신 동향'에 따르면 대전·세종·충남 예금은행 가계대출 잔액은 50조 9076억원으로 집계됐다. 이는 한국은행이 관련 통계를 집계하기 시작한 2003년 10월 이후 가장 높은 수준이다. 지역별로 보면, 대전 시중은행 가계대출은 6월 22조 8090억원으로, 1년 전..

충청권 기름값도 하락세…대전·세종은 전국 평균 밑돌아
충청권 기름값도 하락세…대전·세종은 전국 평균 밑돌아

충청권 주유소 기름값이 전반적인 하락 흐름을 이어가는 가운데 지역별 가격 차이가 뚜렷하게 나타나고 있다. 대전은 휘발유와 경유 모두 전국 평균보다 20원 이상 낮은 수준을 보인 반면 충남과 충북은 전국 평균을 웃돌았다. 23일 한국석유공사 유가정보시스템 오피넷에 따르면 8월 셋째 주(16~20일) 전국 주유소의 휘발유 평균 판매가격은 리터당 1862.5원으로 집계됐다. 전주보다 1.7원 떨어지면서 14주 연속 하락세를 이어갔다. 충청권에서는 대전의 휘발유 가격이 리터당 1838.36원으로 가장 낮았다. 전국 평균과 비교하면 약 24..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 처서 무색한 폭염…음악분수 보며 휴일 만끽 처서 무색한 폭염…음악분수 보며 휴일 만끽

  • 가족과 함께 해서 즐거운 한여름 밤 독서하기 가족과 함께 해서 즐거운 한여름 밤 독서하기

  • 사라지지 않는 불법 현수막 사라지지 않는 불법 현수막

  • ‘소방차 길 터주기는 의무입니다’ ‘소방차 길 터주기는 의무입니다’