백투더퓨쳐,타임머신 등 시간여행에 관한 고찰

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<퍼옴>백투더퓨쳐,타임머신 등 시간여행에 관한 고찰

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- [이 글은 잡지에 실린 글을 다음카페 '상대적이고 절대적인 지식의 백과사전'에서 어떤 님이 옮겨 적은 글을 퍼온 내용입니다. 시간여행에 관한 내용은 영화의 소재에 무수히 많이 활용됐죠. 하지만 실제로 일어날 수 있는가의 여부에 대한 궁금증은 아직 우리에게 갈증으로 남아있습니다. 특별히 영화와 관련된 내용은 아니지만 아래의 글을 참고하고 기존의 시간여행에 관한 영화를 감상하신다면 재미가 배가 될수 있을거라 생각되어 올립니다 ] - 

우리는 시간 여행을 가능하게 해 주는 기계를 흔히 '타임머신(time machine)'이라고 부른다. 평범한 보통 명사 처럼 여겨지는 이 단어는 사실 웰스(Herbert George Wells, 1866~1946, 영국의 작가)가 1895년에 발표한 소설 제목에서 유래되었다. 물론 이 작품 이전에도 시간 여행을 다룬 소설들은 여럿 있었다.
 
우리에게도 잘 알려진 작품으로는 미국의 국민작가 마크 트웨인(Mark Twain, 1845~1910)의 '아서 왕궁의 코네티컷 양키(A Connecticut Yankee in King Arthur's Court)'를 들 수 있다.19세기 미국의 기술자가 시간을 거슬러 6세기 영국의 아서 왕 시대로 날아가서 종횡무진 활약을 펼친다는 이 이야기는 통렬한 유머와 풍자가 일품이다. 또 영국의 문호 찰스 디킨스(Charles John Huffam Dickens,
1812~1870)의 '크리스마스 캐럴(A Christmas Carol, 1843)에도 주인공 스쿠루지가 자신의 미래를 미리 엿본다는 내용이 등장한다.

그런데도 오늘날 웰스의 '타임머신'이 시간 여행의 대명사 격으로 여겨지는 이유는, 작품 속에 작가 특유의 미래에 대한 전망과 문명 비판적인 성격이 담겨 있기 때문일 것이다. 웰스는 '타임머신'에서 무위도식하는 부류와 추악한 외모를 지닌 채 지하에서 노동에만 종사하는 부류라는 극단적인 두 가지 형태로 진화한 80만년 뒤의 인류를 묘사하여 큰 충격을 주었다. 웰스는 그 밖에도 '우주전쟁(The
War of Worlds,1898) 을 통해, 19세기말 당시 무차별적으로 식민지 쟁탈 경쟁을 벌여 나가던 서구 제국주의를 꼬집는 등 초기 SF 문학의 기틀을 다진 선구자로서 오늘날까지도 널리 기억되고 있다.

앞서 말한 것과 같은 거창한 의미를 끌어들이지 않더라도, 사실 시간 여행은 SF물에 자주 등장하는 소재들 가운데서도 가장 매력적인 발상이다.돌이킬 수 없는 과거의 일을 다시 되돌려 놓거나, 아직 알 수 없는 미래를 미리 볼 수 있다면 얼마나 신날까? 하지만 냉정한 입장에서 차근차근 시간 여행을 따져 보면, 걸림돌이 한두 가지가 아님을 이내 깨닫게 된다. 무엇보다도 큰 문제는 시간여행이 '물질 이동'이라는 점 이다.시간 여행자는 일정한 물리적 공간을 점유하기 마련인데, 그가 과거나 미래로 날아가을 때 그 자리에 이미 다른 물체가 있다면 어떻게 될까? 이 경우 물체를 이루는 소립자들의 충돌로 핵 폭발이 일어날 것이라고 추정하는 학자도 있다. 이런 위험을 피하기 위해 타임머신을 공중에 띄우거나, 심지어 우주 공간으로 나가서 시간 여행을 한다는 설정도 등장했지만, 어차피 절대 진공이 아닌 이상 허공에도 산소나 수소등의 입자들이 존재하기는 마찬가지이다.요컨대 '규모의 차이만 있을 뿐, 한 공간에 둘 이상의 물질이 동시에 존재하게 된다.'는 모순을 피할 길이 없다. 또 다른 문제는, 지구가 항상 태양의 둘레를 도는 공전 운동을 하고 있다는 점이다. 시간 여행을 했을 때 출발 시점과 도착 시점에서 지구의 위치가 항상 같은 곳이라는 보장이 있을까? 만약 이 부분을 고려하지 않는다면, 시간 여행자의 도착 지점은 지구상의 장소가 아니라 텅빈 우주공간이 될지도 모른다.더구나 태양계 전체도 움직이고 있으므로 최악의 경우 태양계를 완전히 벗어나 우주의 미아가 될 수도 있다. (즉, 미래의 지구에서의 위치뿐만 아니라 태양계가 이동했을 위치까지 계산해 시간여행을 시도해야된다는 말이다) 이 문제를 해결하기 위해 '질량을 가진 물체의 시간 여행은 불가능하지만 물질 대신 메시지의 이동은 가능하다.'는 이론이 나왔다. 이 이론에 따르면, 전파나 빛 등은 입자인 동시에 파동으로서의 성질도 지니고 있고 또한 질량이 무한 소(小)에 가까운 만큼, 물리적 공간을 자유롭게 넘나들어도 아무 문제가 없다.

이 같은 논리를 바탕으로 만든 영화가 바로 <프리퀀시(Frequency)>와 <동감>이다.
<프리퀀시>의 주인공은 우연히 집에서 낡은 무선 통신기로 어떤 사나이와 대화를 나누다가 놀랍게도 상대방이 바로 같은 공간에서 30년전에 살았던 그의 아버지임을 알게 된다. 이미 세상을 떠난 아버지와 30년 만의 해우였다. 대규모 오로라 덕분에 시공간이 뒤틀려 두사람 사이에 통신이 가능했다는 설정이다. 하지만 이야기가 전개되면서 이 영화는 시간 여행의 또 다른 문제점인 '인과율(因果律)의
모순'을 드러낸다(보신분은 알다시피 아버지에게 사고로 죽는다는사실을 알려줌으로써 아버지의 죽음을 없었던일로 만들죠).
 
인과율에 따르면, 모든 일의 원인과 결과 사이에는 반드시유기적인 연관이 있게 마련이다. A라는 원인으로 인해 B라는 결과가 생겼을 경우, 시간 여행으로 A라는 원인을 변형시켜서 B와는 다른 C라는 결과를 낳게 한다면, 원래의 결과였던 B는 어떻게 되는 것일까?  A를변형시키는 순간 , 저절로 없어져 버릴까? 이런 인과율의 모순은 영화<백 투 더 퓨처(Back to the Future)>시리즈에 잘 나타나고 있다. 주인공은 1편(1985)에서 과거로 여행했다가, 2편(1989)에서는 미래로, 다시 3편(1990)에서는 더 오랜 과거로 옮겨 다니는 등 마치 간이역처럼 현재를 들락날락한다. 결국 그는 분주하게 돌아다니며 시간 여행에서 비롯된 미래와 과거의 문제점들을 해결한 뒤에야 다시 현재로 되돌아온다. 여기서 주목할 것은 주인공이 다시 돌아온 현재는 이미 예전에 살던 '불행한 현재'가 아니라 그가 멋대로 바꾸
오 놓은 '행복한 현재'라는 점이다.그렇다면 그가 원래 살던 '불행한 현재'는 어디로 갔을까?

이 같은 인과율의 문제는 생각보다 훨씬 심각한 것이다. 예를 들어 악득히 먼 과거로 날아가서 인류의 조상이 되는 원시 유인원을 실수로 숨지게 한다면 어떻게 될까?앞서 살펴본 영화들의 논리대로라면, 그 순간 시간 여행자 자신은 물론이고 인류 역사가 몽땅 연기처럼 사라질 수도 있다. 이 문제를 해결하기 위해 '시간 여행이란, 과거로의 여행은 불가능하며 오로지 미래로의 여행만 가능한 일방통행일 것이다.'라는 주장도 나왔지만, 결국 SF작가들은 자유 분방한 상상력을 계속 펼치기 위해 다음과 같은 이론을 내놓았다.

'시간이란 단일한 하나의줄기가 아니라 공간적으로도 겹쳐진 다층 구조여서, 만일 시간 여행을 한다면 그건 이미 자신이 살던 시간 줄기에서 빠져나와 별개 차원이 공간으로 이동하는 것을 의미한다.'는 내용이 그것이다(이 내용의 경우 솔직히 2~3번 읽어봐서는 이해가 잘 안가더군요-_-ㅋ.제가 생각하기에 정말 멋진 이론임에는 분명함다).

결국 '원래의 시간 줄기는 그대로 있고, 과거의 어느 한 순간에서 원인이 되는 사건이 발생할 때마다 새로운 가지가 계속 생겨난다.'는 얘기다. 이처럼 다차원적으로 동시에 존재하는 동일 시간대의 세계들을 SF용어로는 '평행 세계(parallel worlds)', 또는 '대체 세계(alternate Worlds)' 라 부른다(큐브2보신분들 기억 나시죠?).물론 이것은 과학적인 검증을 거친 이론은 아니지만, 논리의 한계에 부딪힌 학자들은 유용한 설명중의하나로 검토하고 있다.2002년도에 개봉했던 영화 <2009 로스트 메모리즈(2009 Lost Memories)>에는 바로 이런 발상이 나타나 있다.

그렇다면 시간 여행은 현실적으로 불가능한 것일까? 이 질문에 대해 현대 과학은 조심스럽게나마 '가능할 것 같기도 하다.'(무진장애매한 표현이죠-_-;;;)는 의견을 제시한다. 사실 시간 여행이나 다름 없는 무척 흥미로운 현상이 관찰되었기 때문이다.
 
원자나 중성자 같은 소립자 가운데 '뮤 중간자'라는 입자는 우주에서 날아온 '파이 중간자'라는 입자가 약15km 상공의 성층권에서 대기 중의 입자들과 부딪칠때 생겨난다. 뮤 중간자는 성층권에서 거의 광속에 가까운 속도로 지구 표면으로 쏟아져 내리는데, 수명이 100만분의1초이기 때문에 광속으로 움직여도 300m 남짓 밖에 진행할 수 없다. 그런데 실제로는 15km 상공뿐 아니라 지상에서도 관측이 된다. 다시 말해 자기 수명의 50배 정도를 더 살면서 움직였다는 얘기다. 과연 이 같은 일이 어떻게 가능했을까?
 
과학적으로 설명하자면, 준광속으로 움직이는 뮤 중간자의 경우에는, 정지해 있을 때보다 시간이 1/50 정도 느리게 간다. 이것이 바로 특수 상대성 이론에서 말하는 시간 지연 현상인데, 그 내용은 다음과 같다. '물체가 움직이면 정지해 있을 때보다 시간이 느리게 가며, 운동 속도가 빠르면 빠를수록 시간은 점점 더 느려진다. 물체가 마침내 빛의 속도에 도달하면 시간은 정지된다.'이 이론은 과학자들의 실험으로도 검증되었다. 시간을 똑같이 맞춘 정밀한 시계 두 개를 준비하여, 하나는 지상에 두고 다른 하나는 비행기에 싣고서 장시간 비행을 한 다음 다 시 맞추어 본 결과, 비행기에 실렸던 시계가 아주 약간 느려졌다고 한다.

이 같은 시간 지연 현상은 1998년에 개봉된 영화<로스트 인 스페이스 (Lost in Space)>에서도 충실하게 묘사되고 있다. 주인공들이 탄 우주선이 광속 비행을 시작하는 순간,탑승자들은 마치 얼어붙은 듯 허공에 멈추어 버린다. 곧 시간이 정지한 것이다. 하지만 이 장면은 좀 더 꼼꼼하게 따져 봐야 한다. 특수상대성 이론의 시간 지연 현상은 어디까지나 관찰자 시점에서 발생하는 것이다. 따라서 <로스트 인 스페이스>의 우주 여행자들 자신은 시간이 정지한것을 모르며, 시간이 멈춘 것 처럼 보이는 것은 제3자인 관찰자의 시점에서 바라보았을 경우에만 해당된다.
 
유명한 '쌍둥이의 가설(다른말로 쌍둥이 패러독스)'은 바로 이런 이론을 바탕으로 탄생했다. 쌍둥이 중 하나는 광속으로 우주 여행을 떠나고, 나머지 하나는 지구에 남는다고 가정해 보자. 시간이 흘러 우주여행을 떠났던 쌍둥이 중 한 명이 지구로 돌아와 보면, 지구에 남아 있던 형제보다 자신이 훨씬 젊은 것을 발견할 수 있다. 이것은 우주선 속에서는 지구에 있을 때보다 시간이 느리게 갔기 때문이
다.

그렇다면 광속보다 더 빠르게 운동하면 시간이 거꾸로 가지는 않을까? 하지만 상대성 이론에 따르면, 어떤 물체도 빛의 속도보다 더 빠르게 움직일 수 없다. 물체의 운동에는 시간뿐만 아니라 질량과 길이도 관계하는데, 운동 속도가 빠르면 빠를수록 물체의 질량은 늘어나고 길이는 수축된다. 광속에 다다르면 물체의 시간은 정지하는 대신 질량은 늘어나고 길이는 수축된다. 광속에 다다르면 물체의
시간은 정지하는 대신 질량은 무한대가 되고, 길이는 0이 된다(관찰자 시점). 그런데 물리 법칙상 '질량이 무한대이고, 길이가 0인 상태'란 존재할 수 없다. '초광속 운동도, 그에 따른 과거로의 시간 여행도 모두 불가능하다.'는 주장은 바로 이러한 논거를 바탕으로 한다.

 
 - [ 여기가 과학 사이트냐라고 하시는 님들께는 죄송! 그냥 영화와 관련된 흥미있는 글이라 올렸습니다] -
         

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4 Comments
1 mario  
  시간여행 파라독스는 '상대적이며 절대적인 지식의 백과사전'에서 다루기에는 너무 심심한 주제가 아닌가 싶습니다.  초등용 관련잡지/만화/소설에 다 나오는것일텐데요. 저만해도 궁민학교 때 소년잡지에서 미래에서 과거로 돌아온  사내가 과거의 자기가 미래로 떠나는 걸 지켜보는 만화를 보고 갱장히 신비한 느낌이 들었던 기억이 납니다.  심지어 여름방학 탐구생활에 유명한 아인시타인의  광속 자전거 이야기도 있었는데요. :-/
1 끓는피  
  흠... 만약 타임머신이 있다면... 전 1년뒤의 나와 2년뒤의 나, 3년뒤의 나, 4년뒤의 나, ..., 죽기전의 나 가 모두 모여 얘길 나눠보고 싶어요. 그럼 서로 반가워 하겠죠? "야 반말해도 되지?"...하면서 재밌겠네요^^
1 비트문  
  이야~ 굉장히 재미있네요. 과학자도 머리 좋지만.. 작가들의 상상력은 정말 상식을 뛰어 넘는 듯..
G 전민철  
  옛날 백투더퓨처2를 보고 정말로 궁금했던 점 하나. 과연 사람의 운명은 정해져 있는 것일까. 과거에서 문제를 해결하여 현재의 행복한 삶을 이루는건 어느정도 속아 넘어 가지만 미래에 가서 문제를 해결하는데에 있어선 그리 용납이 되지 않더군요. 현재의 마음먹기에 따라서 미래가 달라지는게 아닌가. 단지 그냥 미래의 일을 예측하고 와서 사건날만 조심하면 바뀔게 아닌가. 미래에 가서 문제를 해결하고 와도 결국은 사람의 마음먹기에 달린건데..^^; 잠시 횡설수설좀 했습니다.