인터뷰365 하정열 칼럼니스트 = 우리는 공상과학영화에서 시간여행을 하는 장면을 흔히 보곤한다. 웜홀을 통과하며 광속여행과 과거로의 여행이 가능한 장면도 흔하다. 과연 시간을 역행하며 과거로의 여행은 가능한 것일까? 우리는 태양계를 여행하면서 시간의 흐름을 느끼고 있다. 지구에서 생각한 절대적 시간이 아니라 우주공간에 떠 있는 상대적 시간이다. 우리가 방문하고 있는 천왕성의 하루는 17시간 14분 24초이며, 일년은 30,688.5일이다. 즉 지구에서의 약 90년이 천왕성에서는 1년이 되는 것이다.

오늘을 사는 우리는 우주의 어느 시점을 살아가고 있는 것일까? 우리 인간은 흔히 티끌같은 존재로 태어나 찰나를 살다간다고 한다. 왜 그러한 표현을 쓰는 것일까? 빅뱅 우주론에 따르면 현재 우주에서 흐른 시간은 약 138억 년이고, 지구에서 흐른 시간은 약 45억 년이다. 우리 인간이 장수하며 살다가는 100년은 138억 년에 비하면 약 0.5초에 해당되는 기간으로, 우주시계로 인간은 12월 31일 23시 59분 59초에 태어나 약 1초를, 지구의 시계로는 약 3초 살다가는 존재인 것이다.

그러면 우리가 느끼며 살고 있는 시간이란 대체 무엇일까? 과학적으로 시간은 시각과 시각 사이의 간격을 일컫는 말이다. 물리학자들은 우주의 진실을 알아내기 위한 측정 도구로써 에너지, 시간과 공간을 가정하였다. 물리적 시간을 정하기 위해 현재는 세슘 원자시계나 스트로보스코프 등을 이용한다. 이 시계를 이용한 세계시(UTC)가 지금은 국제 표준시간으로 운영되고 있다.

인간에게 시간이란 개념이 생겨난 것은 지구에 낮과 밤 및 계절의 흐름이 있었던 게 가장 큰 이유일 것이다. 고대 바빌론과 이집트에서는 천체, 즉 달과 태양이 하늘에서 움직인 거리를 이용해 시간을 표현했다는 기록이 있으며, "태양이 팔뚝만큼 움직이는 시간", "태양이 한뼘만큼 움직이는 시간", "태양이 손가락만큼 움직이는 시간" 등의 표현이 등장한다. 그러나 이것은 정확한 시간 측정이 아니었다. 정확한 시간의 측정 중 가장 오래 된 것은 바빌로니아인들의 60진법식 시간 측정이었다.

인간은 하루의 흐름은 해시계를, 계절의 흐름은 스톤헨지 등의 도구를 이용해 측정하고, 분 단위의 시간을 측정할 때는 모래시계 등을 이용했으며, 톱니바퀴와 태엽, 진자 등을 이용해 보다 정밀하게 시간의 흐름을 측정할 수 있게 된 후에는 초 단위의 시간까지 측정할 수 있게 되었다.

일정한 길이의 시간을 한 시간으로 사용할 수 있게 된 것은 시계, 정확히는 기계식 시계의 발명 이후이며, 한 시간을 60분으로 나누게 된 것은 더욱 발달된 시계가 등장한 16세기부터이다. 크리스티안 하위헌스는 인류 최초로 시간을 1초 단위까지 정확하게 측정할 수 있는 진자시계를 발명함으로써 정확한 시계 개량과, 정확한 시간 표기에 혁명을 불러 일으켰다.

과학적으로 시간을 측정된 결과로 보느냐, 수학적인 개념으로 보느냐 하는 두가지의 관점이 있다.

갈릴레이는 시간을 거리를 속력으로 나눈 값으로 두고, 여러 종류의 시간들을 비교했다. 뉴턴의 고전 물리학에서는 시간을 우주 전체에 동일한 형이상학적이고 절대적인 양이라고 가정했다. 뉴턴은 시간을 수학적 개념 이상으로 다루지 않았고, 뉴턴의 물리 법칙들은 시간이 어느 방향으로 흐르든 간에 문제 없이 작동했다.

아인슈타인이 등장하기 전까지는 시간은 절대적인 물리량이라는 것이 정설이었으나, 아인슈타인의 상대성 이론을 통해 시간은 전혀 절대적이지 않으며, 관찰자에 따라 변화하는 상대적인 물리량임이 발견되었다. 시공간 연속체 내에서 운동하는 물체는 빠른 속도로 운동하는 물체에게는 시간이 점점 느리게 흘러가며, 운동 속도가 광속에 접근할수록 시간이 흐르는 속도는 0에 가까워진다는 것이다. 광속보다 빠를 수 있다면 과거로의 여행도 가능하다는 논리이다.

“시간은 왜 한 방향으로만 흐르는가?”, “시간이 정지하거나 역방향으로 흐를 수 있는가?” 같은 질문에 대해 진지하게 답을 구한 최초의 물리학자 중 한 명은 엔트로피 개념의 창안자로 유명한 루트비히 볼츠만이다. 그는 시간의 흐름을 우주 만물의 상태가 갖는 속성인 엔트로피가 증가하는 것이라고 보았다. 1929년 허블에 의해 우주가 팽창함이 알려지고 나서는, 스티븐 호킹등에 의해 우주의 팽창과 엔트로피, 시간의 방향을 관련시키는 이론 등이 만들어지기도 했다.

시간의 화살에는 열역학적 시간의 화살 이외에 심리적인 시간의 화살도 있다. 우리 인간은 시간이 과거에서 미래로 흐르고 있음을 매 순간 느낀다. 우리는 새로운 사건들을 경험하고 기억으로 저장한다. 그 기억들은 우리의 과거를 구성한다. 하지만 미래는 우리의 기억 속에 없다. 미래는 시간의 흐름 속에서 우리가 나중에 만나게 되는 것이다. 이러한 시간의 방향성을 심리적 시간의 화살이라고 한다.

한편 우주론에 의하면 우리 우주는 138억 년 전에 탄생하여 계속 팽창하고 있다. 이처럼 과거의 어떤 순간에 우주가 태어나 시간이 흘러가면서 우주가 팽창하는 시간의 방향을 우주론적 시간의 화살이라고 한다.

지금 이 순간에도 우리가 느끼고 있는 시간의 화살이 존재하는 이유는 우리 우주의 탄생과 연결되어 있다. 우리가 존재할 수 있는 이유도, 늙어가는 이유도, 태양이 활활 타오르는 이유도, 모두 우주가 극저의 엔트로피에서 시작했기 때문이다.

우리는 우주를 여행하면서 상대적인 시간의 흐름에 혼란스러울 수가 있다. 또한 빛과 같은 속도로 여행한다면 영원한 생명을 유지할 수 있지 않을까 기대할 수도 있을 것이다. 많은 사람들이 추억, 후회 등의 여러 가지 이유로 시간을 되돌리고 싶어하지만, 현재의 기술로선 시간을 되감는 것은 불가능하다. 어쩌면 광속비행시대에도 불가능한 것일지도 모른다. 이러한 우주와 시간의 상관관계를 생각하며 빅뱅 이후 우주의 138억년 동안의 시간의 흐름의 모습을 고이 간직한 '우주배경복사2023-1'를 그리고, '찰나의 인생길'이란 시를 썼다.

138억 광년이라는 
무변광대한 우주에서 
어느날 티끌 같은 존재로 
필연과 우연의 갈림길에서 태어나
찰나를 100년으로 상상하며
영겁을 꿈꾸고 도전하면서
힘겹게 살다가는 
덧없는 인생길이여

피할 수 없는 생의 순환과정에서 
지구라는 아름다운 행성의 
한 모퉁이 벼랑 끝을 딛고 서서
끊임없는 고뇌와 수많은 번뇌를 
숨가프게 서사시로 써가며
가슴 아픈 지난 이야기를 
미래의 꿈으로 날개를 활짝 펴는  
찰나의 인생길이여

하정열 칼럼니스트

press@interview365.com

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