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나우: 시간의 물리학

[도서] 나우: 시간의 물리학

리처드 뮬러 저/장종훈,강형구 공역/이해심 감수

내용 평점 5점

구성 평점 5점

 

시간이 절대적이지 않을 수 있다는 충격적인 생각을 하게 된 것은 '임마누엘 칸트'라는 철학자의 책을 탐독하고 나서이다. 물론 그전에서 SF 영화나 소설 등을 통해 시간이 절대적이지 않을 수 있다는 이론 등을 접했다. 오랜 우주여행을 하고 지구로 돌아왔더니 몇 백 년이 흘렀다는 이야기나, 어떤 공간에서만은 시간이 다른 방향으로 흐른다는 이야기 등을 접해왔었다. 그러나 모두 이야기라고 생각했다. 그런데 칸트의 책을 읽으며 인간은 타고난 인식능력으로 사물을 인식하는데, 그 대표적인 것이 공간과 시간의 개념이라는 것이다. 칸트에게 있어서 시간은 절대적인 개념이 아니라, 인간이 타고날 때부터 가지고 나온 인식 개념이다. 그래서 인간은 시간과 공간의 개념이 없이는 사물을 인식할 수 없다. 결국 시간과 공간이 절대적인 것이 아니라, 인간이 그 시간과 공간을 절대적이라고 생각하지 않고서는 인식능력이 생기지를 않는다는 것이다. 그래서일까? 시간이 상대적이라고 생각은 마치 손 아귀에 물을 가두듯이 순식간에 흘러 내려가서 개념이 생기지를 않는다. 그러기에 더욱더 시간의 상대성에 대해 알고 싶어 하던 차에 바로 리처드 물려 박사의 [나우 시간의 물리학]이란 책을 읽었다.

 

리처드 뮬러 박사는 미국의 국방부 자문단으로 활동하며, 학생들에게 쉽게 물리학을 강의하고 있다. 그의 강의는 유튜브에서도 많은 인기를 얻고 있으며 한국에서는 그의 저서가 번역되고 있다. [나우 시간의 물리학]이란 책은 제목 그대로 시간에 관한 물리학의 이론들을 다루고 있는 책이다. 그는 이 책을 통해 시간에 대한 새로운 학설을 제시하는 것이 아니라, 현대 물리학이 지금까지 '시간'이라는 개념에 대해 알아낸 부분과 아직 알아내지 못한 부분을 언급하고 있다. 그래서 이 책을 읽으면 시간이라는 수수께끼를 우리가 어디까지 풀고 있고, 나머지 풀어야 할 부분은 무엇인지를 알게 된다.

 

이 책은 크게 두 가지의 질문으로 시작된다. 하나는 '지금'이란 시간은 무엇이냐는 것이다. 저자는 지금이라는 개념처럼 중요하면서도 혼란을 주는 개념은 없다고 생각한다.

 

"의미가 잘 잡히지 않는 '지금'이라는 개념은 줄곧 물리학 발전의 걸림돌이었다. 우리는 상대성이론에 따른 속도와 중력에 의한 시간 지연, 심지어 사건의 순서와 역전에 대해서도 이해할 수 있게 되었지만, 여전히 시간의 가장 놀라운 성질인 그 흐름과 '지금'의미를 설명하는 데에서는 아무런 진전을 이루지 못하고 있다. 시공간 도표라는 물리학 기본 도표는 이러한 문제점들을 무시하고 있을 뿐 아니라, 때로 물리학자들은 고집스럽게 이 결여를 장점으로 내세우면서 시간의 흐름이라는 것은 결국 허상이라고 결론짓는데, 이것은 앞뒤가 뒤바뀐 것이다. '지금'의 의미를 파악하지 못하는 한, 실재의 중요한 요소인 시간을 이해하는 것은 계속 제자리에 머물 수밖에 없다." (P 8)

 

다른 하나의 질문은 시간은 왜 흐르는가이다. 저자는 지금이라는 시간은 끊임없이 과거가 되고, 시간은 계속해서 흐른다고 말한다. 그러나 이 시간의 흐름이 항상 같은 방향과 같은 속도는 아니라고 말한다. 그는 여러 가지 현대 물리학의 이론들을 이해하는데 그나마 내가 이해할 수 있는 부분은 아인슈타인의 상대성 이론 정도였다.

 

"상대성이론의 놀라운 성질은 바로 속도뿐 아니라 시간 자체도 기준 좌표계에 따라 달라진다는 것이다. 여러분이 부모님이나 선생님으로 배웠던 절대적인 시간이라는 것은 존재하지 않는다. 지표면, 비행기, 지구, 태양 등 어떤 기준 좌표계를 고르는가에 따라 시간만 달라지는 것이 아니라 시간이 흐르는 속도도 달라진다. 두 사건 사이의 시간, 시계의 똑딱임은 우주 어디서나 똑같은 보편적인 것이 아니라 어떤 좌표계를 고르는가에 따라 달라진다." (P 33)

 

정말 그럴까? 우리가 광속으로 여행을 한다면 우리는 지구의 다른 사람들보다 다른 시간대에 살게 될까? 아니면 우주의 어느 행성의 한 부분에서는 지구의 시간과 다른 속도로 시간을 흐를까?

 

이 외에도 이 책에는 많은 사람들이 관심을 가지고 있는 미래여행이나 블랙홀, 웜홀, 빅뱅, 암흑에너지 등 시간과 관련된 부분에서 물리학이 알아낸 성과들을 이야기한다. 개인적으로 이런 이론들 중에서 가장 관심이 가지고 읽었던 부분은 시간의 종말의 부분이다. 그는 빅뱅과 관련하여 시간이 계속 팽창하지만, 어느 순간 멈출 수도 있다고 말한다. 그리고 현대 물리학이 곧 시간이 계속 팽창할지 멈출지를 알 수 있을 거라고 예측한다.

 

"비록 장기적인 관점에서 우주의 미래가 어떠할지에 대해서 이야기할 수 없지만, 아주 중요한 발견에 임박했다는 것은 확실하다. 향우 5년 이내에 우주가 무한한지 유한한지, 또는 우주가 계속해서 팽창할지 아니면 언젠가는 팽창을 멈추고 다시 쪼그라들어 빅 크런치가 일어날지 알 수 있을 것이다. 만약 빅 크런치가 일어난다면 그것은 공간과 시간의 영원한 종말이 될 것이다. 시간이 더 이상 존재하지 않는 상황에서 영원이라는 단어를 쓰는 것이 의미가 있다면" (P 190)

 

이 책은 저자 특유의 화법으로 독자들이 어려운 물리학에 관심을 가지도록 시나, 소설, 영화 등의 한 장면을 통해 문제를 제기하고 이야기를 진행해 간다. 예를 들면 타임머신 영화의 한 장면 이야기를 예로 들면서 '과연 시간 여행은 가능할까?'라는 질문을 던지는 것이다. 그러나 저자는 이런 질문에 대해 직답은 하지 않는다. 지금까지 시간에 관해 물리학이 발견한 부분이 이야기하고, 아직 발견하지 못한 부분이다. 앞으로 발견할 부분들을 예측한다. 그런데 저자의 의도와 다르게 이런 질문들과 답을 읽으면서 어쩌면 인류가 시간이라는 것에 대해 아는 것은 우리의 생각만큼 많지 않을지도 모른다는 생각을 해 보았다. 상대성의 법칙, 양자물리학, 빅뱅, 블랙홀, 암흑물질 등을 언급하며 시간에 대해서 이야기하지만, 우리는 시간과 공간이 존재하는 광활한 우주의 한구석의 조그만 점에 있다는 것이다. 그리고 우리가 시간과 공간에 대해서 이야기하는 것은 우리가 경험한 것이 아닌, 대부분은 그 조그마한 점에서 광활한 간과 공간의 세계를 이론적으로 추측할 뿐이라는 것이다. 어쩌면 시간과 공간의 개념은 인간의 인식구조로 담을 수 없는 것일지도 모른다. 칸트의 말처럼 우리는 시간과 공간의 개념 너머의 인식 구조를 가지는 데 한계가 있을지도 모른다는 생각도 해 본다.

 

이 책은 어려운 시간에 대한 현대물리학은 개념을 이야기하면서도 그나마 물리학적 도식이나 계산들이 비교적 적게 등장해서 나같은 물리학의 문외한도 읽기 좋은 책이다. 또한 앞에 이야기처럼 저자가 재미있게 이야기를 진행하기에 시간과 관련된 물리학의 여러 가지 개념들을 이해하기가 쉽다. 그럼에도 여전히 내게는 어려운 부분들이 많았다. 그럼에도 시간에 관한 물리학의 연구의 과정과 그 연구가 어디까지 진행되었고, 또 앞으로 어느 부분으로 진행될지에 대해서 매우 일목요연하게 보여 주는 책이다. 이 분야에 관심을 가지고 있는 사람이라면 기초 지식을 얻는데 매우 유익한 책이 될 거라고 생각해 본다.

 

 리뷰어클럽 서평단 자격으로 작성한 리뷰입니다.

 
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댓글 수 4

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  • 파워블로그 나난

    가장 궁금한 것은 시간여행이 가능한가인데 그것에 대한 답은 없군요. 물리학적으로 불가능하다는 소리를 어디선가 들은 적은 있는 것 같아요.

    2019.07.17 11:50 댓글쓰기
    • 파워블로그 가을남자

      시간여행 파라독스라고 들어봤던 거 같아요. 시간여행을 하는 사람이 거슬러 올라가서 우연히 자기 아버지를 죽이거나 하면 자기는 태어날 수도 없는데, 막상은 자신이 시간여행을 해서 아버지를 죽이고....ㅠㅠ 뭐 이런 식으로 논리적으로 성립이 안되는다는 말을 책에서 읽어 본 기억이 있네요^^

      2019.07.23 17:54
  • 파워블로그 책찾사

    저는 시간 자체가 물리학으로 설명된다는 점이 참 어렵게 느껴지더라구요. 초반에 언급하신 칸트처럼 시간은 그저 철학적인 관점에서 생각해봐야 할 것이 아닌가 싶은데, 시간을 좌표로 도식화하여 물리학적으로 접근할 수 있다는 점이 신기한 것 같습니다. 시간 여행이 흥미롭지만, 실제 상대성 이론을 비롯한 과학적인 지식과 결합하는 순간 어려워지는 것이 사실인데, 가을남자님의 리뷰를 읽으니 이 책인 그러한 부분을 개념적으로 잘 풀어내고 있다는 생각이 드는군요. ^^

    2019.07.28 10:52 댓글쓰기
    • 파워블로그 가을남자

      개인적으로는 시간이라는 개념을 계속 수치화 하고 물리화 할수록 더 혼란에 빠지는 것이 아닌가 하는 생각이 듭니다, 어쩌면 시간이란 철학에서 말하는 형이상학적 개념이나 흔히 이야기하는 신적이 개념이 아닌가 하는 생각도 들 때가 있습니다. 그래도 이 책은 시간에 대해 단정적으로 이야기하기보다는 그동안의 물리학적 성과와 기대 등을 이야기해서 좋았습니다^^

      2019.07.31 21:38

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