2009년 2월에 개봉한 「벤자민 버튼의 시계는 거꾸로 간다」를 기억하는가? 80세의 외모를 가진 아이가 시간이 지남에 따라 점점 젊어진다는 설정이 화제가 되었던 이 영화와 같은 일은 과연 가능한 일일까?
시험 결과를 보며 시간이 좀 더 있었으면 그리고 되돌릴 수 있다면… 10년만 더 젊었어도 해보는 건데… 시간을 되돌 수 없을까? 이런 생각은 누구나 한번쯤은 해봤을 것이다. 시간이 거꾸로 흐르는 곳이 있을까? 출퇴근 한뼘지식 시리즈의 23번째 주제는 '타임머신'이다. 타임머신과 시간 여행을 소재로 한 영화가 많다는 것은 그만큼 '시간'이 인류가 얼마나 아쉬움이 많은 대상인지를 보여주는 대목이다. 『아인슈타인의 타임머신』은 사실 '아름다운 시간 여행'을 보여주려는 것은 아니다. 빛보다 빠른 물질에 관한 고민을 비롯하여 시간 여행의 가능성을 찾으려는 과학자들의 상상력과 과학적 상식을 보여주려 했다. 아인슈타인은 한때 시공간의 구조를 다르게 생각하자고 제안하였다. 어떻게 하면 시간여행이 가능하게 될지 상상하고 상대성이론과 충돌하지 않는 논리와 개연성을 타진했다. 그리고 이러한 연구를 한 천문학자 칼 세이건의 연구를 이 책에서 다루었다.
이 책은 시간 여행을 위한 다양한 방법을 제시함으로써 현대 물리학의 현주소를 마주할 수 있도록 하였고, SF꽁트로 이를 마무리함으로써 교양뿐만 아니라 재미도 살렸다. 전반부의 과학적 내용이 낯설게 느껴진다면 후반부의 꽁트부터 읽어보자. '타임머신'에 관한 과학적 진실에 좀 더 쉽게 다가갈 수 있을 것이다.
[미리보기]
세상에서 가장 빠른 것은 무엇일까? 별 문제가 없어 보이는 이 질문을 조금 더 생각하면 이상한 느낌이 든다. 걷는 것보다 자전거가 빠르고, 자동차보다 비행기가 더 빠르니까, 결국 어떤 식으로든 더 빠른 것이 나오는 것이 당연하지 않을까?
그러면 질문을 바꿔 “지금까지 가장 빠른 것은 무엇일까?”라고 묻는 것이 더 현명한 것처럼 보인다. 최근에 빛보다 더 빠른 중성미자가 검출됐다는 소식은 물리학계는 물론이거니와 일상의 식탁에서까지 화제다. 그것은 단순히 100m 달리기 신기록이 깨졌다는 수준의 문제가 아니다. 즉, “지금까지 가장 빠른 것이 무엇인가?”라는 질문보다 훨씬 더 심오한 문제가 들어 있다. 당장 사람들의 관심을 끄는 것은 빛보다 빠른 입자의 존재가 시간여행의 가능성을 열어준다는 말 때문이겠지만 말이다.
물론 빛은 정말 빠르다. 지구 둘레가 4만km이므로 빛의 속도인 초속 30만 km라는 속도로 간다면 1초에 일곱 바퀴 반을 갈 수 있다. 그런데 덴마크의 천문학자 올레 뢰머가 목성의 위성을 이용해 처음 빛의 속도를 측정하기 전까지 빛의 속도가 무한하다는 생각이 널리 퍼져 있었다.
뢰머의 데이터를 바탕으로 네덜란드의 과학자 크리스티안 하위헌스는 빛이 1초 동안 지구 지름의 약 16.7배 거리를 진행한다는 계산을 처음 내놓았다. 그 뒤로 빛의 속도를 정확하게 측정하려는 실험물리학자들의 노력이 계속되었다. 가장 유명한 것은 앨버트 마이컬슨의 실험이다. 마이컬슨은 빛의 속도를 처음으로 정교하게 측정해 미국인으로는 첫 노벨 물리학상을 받았다.
문제는 마이컬슨의 정교한 광속 측정으로 새로운 문제에 부딪혔다는 것이었다. 지구의 공전 도는 초속 30km다. 지구의 운동방향과 같은 방향으로 발사된 빛은 정지해 있는 상태에서 발사된 빛보다 초속 30km 더 빨라야 할 것이고, 반대라면 더 느려야 할 것이다. 그러나 대단히 정교한 간섭계를 이용해 측정한 결과는 그 예상을 빗나갔다. 빛의 속도가 어느 경우든 똑같았기 때문이다. 당시 물리학자들에게 이 문제는 너무나 심각했다. 1900년이 밝을 무렵, 켈빈 경으로 더 알려진 영국의 물리학자 윌리엄 톰슨은 새로운 세기의 물리학을 전망하면서 “물리학자의 하늘은 아주 맑은데, 다만 두 조각의 구름이 있을 뿐”이라고 평가했다. 그 물리학자의 시야를 가리는 구름 중 하나가 바로 마이컬슨의 실험이었다.
