SIRINI`s Blog

life, saying, developing, . . . and so on #10th anniversary

상대성이론, 타임머신, 광속, 시간

요즘은 길게 쓰는 건 트렌드가 아니라는 제멋대로의 이유로
(사실은 그저 자기 시간이 없어서 그런 거지만)
오늘부터는 짧고 굵게 갑니다. ^^;



일전에도 몇 번 언급한 적 있었던 것 같지만
아인슈타인의 그 유명한 이론, 상대성 이론에 따르면
우리들이 보내고 있는 시간은 관찰자 입장에서 서로
상대적임을 알 수 있습니다.

이는 광속에 가까운 속도로 운동하는 물체 내에서 생존하는 모든 생명체,
심지어 원자의 진동주기 조차도 영향을 받게 됩니다.
그래서 흔히 하는 설명으로, 우주선을 타고 광속으로 우주여행을 하고 오는 형이
여행을 마치고 지구로 돌아오니 이미 동생은 늙어서 죽고 없더라 하는 류의
이야기도 있지요.

위대한 영국의 과학자 스티븐 호킹 박사는 우리 인류가
앞으로도 영원히 타임머신을 개발할 수 없을 것이라 단언했습니다.
그는 그 증거로 여태까지 미래에서 우리를 보러 온
미래인이 존재하지 않았다는 점을 들고 있습니다. 이는 타임머신은
미래에도 존재하지 않을 것이라는 점을 반증합니다.

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그럼 여기서 잠시 시간축에 대해 한 번 비과학적인 상상의 나래를 펼쳐 봅시다.

만약 우리가 과거로 여행을 갈 수 있다고 한다면, 미래로도 갈 수 있어야 합니다.
왜냐하면 지금 우리는 우리가 보내고 있는 시간이 바로 "현재" 라고 생각하지만
실질적으로 우리들이 보내고 있는 시간은 우리가 관찰할 때만 "현재" 이지,
미래의 어느 시점에서 관찰할 때는 "과거" 가 되기 때문입니다. 이 논리대로라면
응당 "미래" 는 언제 어느 시점에서나 존재해야 하며 이 때문에 우리는 미래로도
갈 수 있어야 합니다.

예를 들어 우리가 과거로 시간여행을 갔다고 합시다.
그 뒤에 그 과거 시점의 사람들에게 "오늘" 이 몇 일이냐고 물어본다면 당연히
그들의 "현재", "오늘" 날짜를 말해 줄 것입니다. 그들은 자신들이 이미 오래전에
지나간 시간 속 사람들임을 알 수 없습니다. 관찰자가 미래에서 오지 않는 한 말입니다.

바꿔말하면, 우리들 역시 그네들처럼 이미 과거의 사람으로 지나간 시간 속
사람들 중 한 명일지도 모릅니다. 우리는 오늘 하루를 분명 현재라고, 서력 2009 년이
현재 최신의 역사라고 기정 사실화 하지만 사실은 이 역시도 미래 시점을 가진 관찰자가
보았을 때는 이미 몇백년이나 지나버린, 오래된 역사 속 찰나의 시간에 불과할지도 모릅니다.

다행히도 호킹 박사가 단언한 것처럼, 타임머신이 예전에도 없었고 앞으로도
없기 때문에 우리들은 응당 "현재" 를 오늘로서, 또한 절대적인 최신의 시간으로서
받아들일 수 있습니다.

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타임머신과 광속, 그리고 시간에 대해서 고찰해 봅시다.

타임머신은 불가능하지만, 오래전부터 우리 인류는 타임머신과 관련해서
지칠 줄 모르는 꿈과도 같은 열망이 있었습니다. 설령 불가능 할지라도,
이와 같은 열망은 아무도 막지 못합니다.

그렇다면,
위대한 물리학자 아인슈타인의 그 유명한 상대성 이론을 통해서
우리는 타임머신과 유사한 거라도 만들어볼 수는 없을까요?

실험적으로는 아직 불가능하지만,
이론상으로는 가능합니다!
바로 "광속(299,792,458m/s)" 을 통해서 말이죠.

관련해서 기반 지식 2가지만 알아봅시다.
아인슈타인의 이론에 따르면 이 세상에 빛 보다 빠른 속도를 낼 수 있는 물질은
존재하지 않습니다. 신이 그어둔 한계 속도가 바로 빛의 속도입니다.
또한 요즘에는 초등학생도 안다는 그 유명한 공식 E=mc2 에 의하면 우리는 질량을
에너지로, 에너지를 질량으로 변환할 수 있습니다. (실제로 이와 같은 과정을 통해
태양은 그토록 뜨겁게 불타오르고 있는 중입니다.)

아인슈타인이 마련해 준 위의 이론들을 바탕으로 우리가 광속 여행을 위해
필요한 에너지를 생각해보면, 놀랍게도 현재 달 정도의 질량을 에너지로
변환해야만 광속을 만들어낼 수 있다는 결론이 나오게 됩니다!
즉 달 정도 크기의 질량을 에너지원으로 변환한다면 광속의 99.9999...% 가까이
속도를 얻을 수 있습니다.

우주에서는 공기저항은 없기 때문에 일단 가속 운동이 시작되면
저항이 없는 한 계속 그 운동을 유지합니다.
이렇게 되면 비로소 우리는 광속 여행을 시도해 볼 수 있고, 정말 시간축을
도약할 수 있는지도 확인해 볼 수 있습니다.

달 정도의 질량을 에너지로 변환한다면, 말이죠.

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어처구니가 없는 스케일로 생각나는대로 시간에 대해서, 그리고 타임머신에 대해서
상상을 해 보았습니다. 사실 200년 전 사람들이 오늘날 우리가 이룩해 낸
과학적 성과를 보게 된다면 입이 떡~ 하니 벌어질 정도일 겁니다. 오늘날 우리는
DNA 나선구조부터 시작된 생명체 연구에 관한 놀라운 성과를 이룩했으며
설득력있는 우주의 탄생, 그리고 앞으로의 죽음에 대한 이론을 가질 수 있게 되었습니다.

입자를 보더라도 절대로 깨지지 않을 것 같았던 원자를 부셔버렸으며
쿼크, 렙톤 등의 입자들을 발견함으로서 입자 물리학이라는 신기원을 이룩해 나가고 있습니다.
아직 질량을 부여한다고 믿고 있는 힉스 입자의 존재 까지는 확인하지 못했지만
언젠가 곧 밝혀질 것이라 예측 할 수 있는 단계까지 올 수 있었습니다.

작게는 쿼크, 렙톤 등에서부터 크게는 우주 전체에까지 우리 인류가 쌓아 온
과학의 성과는 가히 장대하기조차 합니다. 그러나 그 성과도 근본적인 한계는
절대로 벗어날 수 없다는 점에서 우리는 많은 사람들이 의지하는 종교 속 신의
존재감을 어렴풋이 느낄 수 있습니다.



다 쓰고 나니 마무리 할 말이 궁하네요.
스크롤 조절도 했다고 생각했는데 실패로군요. ㅠ.ㅠ;;
다음번에는 관련된 주제들을 좀 더 정돈해서 함께 이야기를 나눌 수 있길 기대해 봅니다. :)



보충 주석)
- 태양 연소과정은 대략적으로 설명하면 이렇습니다. 4개의 수소원자가 융합하면
  1개의 헬륨원자가 되는데 이 때 약 0.7% 정도의 질량손실이 발생합니다. 여기서
  손실을 입은 질량이 E=mc2 에 따라 광속의 제곱과 곱해진 에너지가 바로 빛이 됩니다.
  또한 질량이 에너지로 바뀌는 과정에서 태양은 초당 약 400만 톤씩 가벼워지고 있습니다.

- 달 정도의 질량을 에너지로 변환해야 광속 여행이 가능하다는 계산은 상당히 대략적인 추론이며
  제가 주장하는 것이 아니라 어떤 책의 한 구절에서 인용한 것입니다. (제목을 까먹었습니다. ㅠㅠ)
  대략 1000t 가까이 나가는 우주선을 광속까지 가속시키는데 소요되는 에너지를 계산한
  것이었는데 본문에서 강조하고자 하는 것은 어쨌든 광속 가속을 위해서는 어마어마한 에너지가
  필요하다는 것임을 밝힙니다.

- 타임머신과 관련해서는 아직도 논란거리가 있습니다. 미래에서 왔다고 주장하는 사람도
  분명 존재하고 말이죠. 그러나 중요한 점은, 설령 시간축을 뛰어 넘을 수 있다고 해도
  정확히 원하는 시간대로의 도약은 불가능하다는 점입니다. 어쨌든, 타임머신은 현재의 과학으로는
  도저히 가능성을 조금도 장담해 드릴 수 없습니다.

Tag: 상대성,이론,타임,머신,광속,시간,여행,도약,상상,미래,과거,관찰자,시점,우주,과학,진보,미래, Date: 2009-03-24 10 Responses
글쎄요, 분명 아시고 쓰신 문장이겠지만아무리 저항이 없어도 질량을 가진 물체가 빛의 속도로 가속한다는건 이론적, 실험적 모두 불가능합니다. 빛의 속도에 얼마나 근접할 수 있느냐가 될 수는 있어도, 이론적으로 빛의 속도로 가속하기 위해선 무한대의 에너지가 필요하죠. 1g짜리 먼지를 우주 전체의 질량을 다 소비해서 가속해도 빛의 속도는 달성할 수 없습니다...
그리고 설령 빛의 속도의 달성이 가능하다고 해도 이미 그 물체는 열과 빛이 되어있겠죠...
예 지적해 주신 부분이 맞습니다. 본문은 엄밀한 계산이 아니라 대략적인 계산이었어요. 실제 제가 기억하고 있던 도서 속 속도는 광속의 99.99999996 % 였나 99.999996 % 였나 그랬는데 글을 편하게 쓰고자 =ㅁ=;; 대충 때려맞추는 식으로 썼습니다.

그나저나 이렇게 세심히 읽어주시다니 영광입니다. :)
다 읽었습니다

너무 흥미롭군요~ 나중에 타임머신이 생긴다면
저랑 여행한번가시죠 ㅋㅋㅋ
저는 과거로 한 번 가봤으면 합니다 ㅋㅋㅋ
전 그냥 어떤 고등학셍인데요 읽어보고나니 왠지 말하고 싶네요. 저도 시간에 대해서 잘 아는것은 없고 제가 하는말이 완전한 사실인지도 잘 모르겠지만 왠지 흥미로워서 써봅니다.

제가 옛날에 들어본 Stephen Hawking 의 이론에 바로는 우리가 만약 빛의 속도와 가까운 속도를 내고 그것을 깨려고 노력했을때 우주는 그것을 막기위해 우리의 시간을 느려버린다고 합니다. 그리고 그 때문에 만약 우리가 지구를 빛의 속도와 가까운 속도의 기차를 타고 돈다면 기차안의 시간은 느려지고 그렇게 일주일 정도를 돌고 나오면 정상적인 시간으로 가고 있던 세상은 벌써 100년 후 정도 일거라는 이론입니다.

제가 말하고 하는것은 여기에서 말하는 미래는 시리니 님께서 말하는 미래와 다르다는것입니다. 그의 이론은 기차 안에서 우리의 시간이 느리게 흘러갈때 밖에서는 빨리 흘러가기 때문에 결과적으로 나오면 우린 미래로 왔다고 하는것인데 이 방법은 거꾸로 사용할수 없기 때문입니다. 시리니 님 말대로 이 방법을 이용해 과거로 가려면 우리는 마이너스 속도 를 내야하는데 그것은 존재한지 않기 때문입니다. 개인적으로 전 이 이론에서 말하는 미래를 인정할수 없습니다. 만약 이 이론을 결과적으로(기차를 탈때의 바깥 시간과 기차를 내렸을때 시간과 비교해볼때) 봤을땐 미래 여행으로 보일지 모르겠지만 좀더 자세히 보면 기차의 시간이 느리게 가든 바깥 시간과 다르든, 그 시간시간마다 존재하는것은 똑같기 때문입니다, 그저 기차 밖의 사람들이 안의 사람들보다 더 빠르게 움직이는 것일 뿐이지요.

결과적으론 시리니님의 의견과 Stephen Hawking 의 으견을 둘다 반증하게 되었네요... 만약 제가 한말중에 틀린것이 있다면 짚어주시고, 이해해주세요. 전 아직 고딩입니다... ^^  

아, 그리고 시리니 님같은 사람들을 존경합니다 ^^
4년 전 써주신 댓글에 이제서야 답글을 달게 되었네요. 저도 아는 건 없지만 궁금하기도 하고 관심도 많아서 주저리 썼던 것 같습니다. 지금쯤 대학교를 졸업 하셨을 지도 모르겠네요! 계속 과학 관련 이야기들을 얘기할 수 있는 기회가 있었으면 좋겠습니다!
시간여행 저는 가능하다고 봅니다.
아직 증명되진 않았지만 그래도 희망을 가져 보자구요~! ^^
비밀글 입니다
아이코, 이런 미안합니다. 저는 과학 전공도 아니고 잘 알지도 못하는 그저 평범한 직장인이 되었습니다. ^^; 게다가 현재 중국에 거주중이어서 구경하러 가는 것 조차도 쉽지 않겠네요. 댓글 감사드립니다!

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