［시네마 사이언스３４］「백 투더 퓨처」와 시간여행

허버트 조지 웰즈의 ‘타임머신’에서 최근의 ‘터미네이터’나 ‘백 투 더 퓨처’까지 시간여행은 소설과 영화 속에서 오랫동안 우리의 상상력을 자극해왔다. 시간여행은 과연 과학적으로 가능할까?

우선 미래로 시간 여행을 하는 것은 가능하다. 아인슈타인의 상대성이론에 따르면 광속에 가까운 속도로 비행하는 우주선 안에서 시간은 천천히 흐른다.

쌍둥이 형제 중에서 형이 광속에 가까운 속도로 우주 여행을 하고 돌아오면 지구에 남아있는 동생보다 나이를 덜 먹는다는 얘기다. 예컨대 광속의 60%로 여행한 형은 지구에서 10년이 흐를 때 8살만 먹게 된다. 광속에 가깝게 비행할수록 형은 동생보다 더 어려질 것이다. 이것을 ‘쌍둥이 패러독스’고 하는데,이것을 이용하면 먼 미래를 훌쩍 뛰어넘을 수 있다.

그러나 어떤 경우에도 자신의 미래 모습을 보거나 미래에 일어날 사건을 미리 경험하지는 못한다. 단지 수명의 한계 때문에 살 수 없는 미래를 경험할 수 있게 되는 것 뿐이다.

과거로의 여행은 현재의 과학으로는 불가능하다. 과거로 여행하기 위해서는 우주선이 광속보다 빠른 속도로 운행해야 한다. 광속보다 빨리 진행하는 입자를 ‘타키온’이라고 부르는데, 이 입자는 ‘허수(제곱을 하면 음수가 되는 수)’의 질량을 가지고 에너지를 잃을수록 속도가 빨라지는 희한한 성질을 가진다. 아인슈타인은 특수상대성이론에서 어떠한 물체도 광속보다 빨리 진행할 수는 없다고 단언했다.

어떤 과학자는 과거로의 시간 여행이 불가능하다는 것을 다음과 같은 재미있는 이야기로 증명했다. 우리는 아직까지 미래에서 온 방문자를 한번도 만난 적이 없다. 역사에도 그런 기록은 없다. 따라서 먼 미래에도 타임머신은 개발되지 않았다는 것이다. 어떤 기계로도 ‘지우고 싶은 과거’를 되돌릴 방법은 없다.

정재승(한국과학기술원 박사과정)jsjeong@sensor.kaist.ac.kr