“타임머신 현실성 높아졌다”.. ‘시간여행 시뮬레이션’ 실험성공
호주 물리학 연구진이 광양자와 웜홀을 기반으로 한 과거로의 시간여행 시뮬레이션을 성공시키며 시간여행에 대한 긍정적 가능성이 담긴 실험결과가 나왔다.
타임머신은 인간의 오랜 꿈이기도 했다. ⓒgorillafilmmagazine
영화 속 단골 메뉴인 시간 여행이 과연 현실에서도 가능할까? 시간을 거꾸로 거슬러 올라가는 시간여행이 곧 현실로 다가올 가능성이 높아졌다는 연구 결과가 나와 화제다.
최근 호주 물리학 연구진이 시간여행에 대한 긍정적 가능성이 담긴 실험결과를 얻어내 관심이 집중되고 있는 것이다.
영국 과학기술전문매체 'Phys.org'는 호주 퀸즐랜드 대학 물리학과 연구진이 광양자(光量子)와 웜홀을 기반으로 한 과거로의 시간여행 시뮬레이션을 성공시켰다고 최근 보도했다.
광양자란 빛의 입자를 말하는 것으로 빛을 '입자의 집합'이라고 볼 때의 입자이다. 광양자의 크기와 정지 질량은 0이지만 에너지를 가지고 있는 입자로 항상 일정한 속력으로 이동한다. 또한 웜홀은 블랙홀과 화이트홀을 연결하는 우주의 시간과 공간의 벽에 구멍이다.
블랙홀이 회전할 때 만들어지며, 그 속도가 빠를수록 만들기 쉬워진다. 그 동안 수학적으로만 웜홀을 통한 여행이 가능하다고 알려졌다.
광양자란 빛의 입자를 말하는 것으로 빛을 '입자의 집합'이라고 볼 때의 입자이다. 광양자의 크기와 정지 질량은 0이지만 에너지를 가지고 있는 입자로 항상 일정한 속력으로 이동한다. 또한 웜홀은 블랙홀과 화이트홀을 연결하는 우주의 시간과 공간의 벽에 구멍이다.
블랙홀이 회전할 때 만들어지며, 그 속도가 빠를수록 만들기 쉬워진다. 그 동안 수학적으로만 웜홀을 통한 여행이 가능하다고 알려졌다.
과거의 시간으로 여행을 떠난다는 것은 한 방향으로 쭉 흐르고 있는 시간흐름을 거슬러 올라 원래 출발한 초기 지점으로 되돌아간다는 것을 뜻한다. 다시 말해 A 지점이 과거, B 지점이 미래라면 우리는 A와 B를 잇는 통로를 걷고 있는 것과 같다.
이 통로가 우리가 살고 있는 현실이다. 만일 과거로 돌아가고자 하면 우리는 발길을 돌려 A지점으로 향해야 하지만 해당 통로는 일직선으로 흐르는 시공간이므로 과학적으로 가능하지 않았다.
하지만 여기서 한 가지 가능성을 주는 것이 아인슈타인의 '일반 상대성 이론'이다. 지구에 존재하는 중력이 공간을 끌어당기고 변형시키는 것처럼 시공간을 구부려 현재와 과거를 잇는 지름길을 만들어주면 우리는 해당 길을 통해 과거에 도착할 수 있다는 것. 시간 여행이 이론적으로 가능할 수 있다는 점을 시사하는 대목이다.
물론, 여기에 필요한 조건은 두 가지다. 첫 번째는 물리학법칙을 마음껏 벗어날 수 있는 초고속 물질이고 두 번째는 시공간을 직통해 시간흐름을 저지하는 가상통로다.
여기서 퀸즐랜드 대학 연구진이 첫 번째 조건으로 선택한 것은 빛의 입자인 '광양자', 두 번째 조건으로 선택한 것은 블랙홀과 화이트홀을 잇는 시간 터널인 '웜홀'이다.
ⓒNature Communications
물론, 여기에 필요한 조건은 두 가지다. 첫 번째는 물리학법칙을 마음껏 벗어날 수 있는 초고속 물질이고 두 번째는 시공간을 직통해 시간흐름을 저지하는 가상통로다.
여기서 퀸즐랜드 대학 연구진이 첫 번째 조건으로 선택한 것은 빛의 입자인 '광양자', 두 번째 조건으로 선택한 것은 블랙홀과 화이트홀을 잇는 시간 터널인 '웜홀'이다.
연구진이 설계한 시간여행 시뮬레이션은 다음과 같다. 본래 과거와 현재를 잇는 구부러진 시공간 통로 외에 두 개 지점을 직통으로 연결하는 웜 홀 통로를 구축해서 현재지점을 A웜홀, 과거를 B웜홀이라 지정한다.
B웜홀 입구를 광속으로 떨어뜨린 뒤, 다시 광속으로 A웜홀 입구 근처로 옮겨놓으면 그만큼 B웜홀 시간에 틈이 생겨 과거 공간이 나타난다. 이때 A웜홀 입구를 통해 B웜홀 출구로 나오면 과거 시간에 도착하는 것이다.
B웜홀 입구를 광속으로 떨어뜨린 뒤, 다시 광속으로 A웜홀 입구 근처로 옮겨놓으면 그만큼 B웜홀 시간에 틈이 생겨 과거 공간이 나타난다. 이때 A웜홀 입구를 통해 B웜홀 출구로 나오면 과거 시간에 도착하는 것이다.
ⓒ영화 '타임머신'의 한 장면
연구진은 여기서 광양자 입자를 웜홀로 통과시킨 결과, 현재 A지점에서 과거 B지점으로 옮겨간 광양자 입자를 발견할 수 있었다고 밝혔다.
광양자 입자는 전 우주에서 이론적으로 가장 작은 입자로 모든 우주 물리학 법칙에서 자유로우며 현재와 과거를 넘나드는 시간성폐곡선(Closed Timelike Curve)에 적용이 가능하다.
광양자 입자는 전 우주에서 이론적으로 가장 작은 입자로 모든 우주 물리학 법칙에서 자유로우며 현재와 과거를 넘나드는 시간성폐곡선(Closed Timelike Curve)에 적용이 가능하다.
기존 연구에서 웜홀을 통한 시간여행이 불가능하다고 생각된 이유는 첫 번째, 시간을 잇는 두개 웜홀 입구를 계속 열어놓을 물리적 힘을 구할 수 없었다는 것이다.
두 번째, 정해진 시간흐름에서 원인과 결과를 뒤바꿀 수 없다는 인과율 법칙 '할아버지 패러독스(Grandfather paradox)'에 자유로울 수 없었기 때문이다.
두 번째, 정해진 시간흐름에서 원인과 결과를 뒤바꿀 수 없다는 인과율 법칙 '할아버지 패러독스(Grandfather paradox)'에 자유로울 수 없었기 때문이다.
이와 관련해 연구를 주도한 퀸즐랜드 대학 물리학과 티모시 랄프 교수는 "적어도 광양자 입자를 통해서는 시간 여행이 가능할 수 있다는 가능성을 보여준 연구 결과"라고 설명했다.
이는 원천적으로 시간여행은 불가능하다는 기존 인식에 새로운 가능성을 제시해 주는 만큼 학계는 주목하고 있다. 이 연구결과는 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표됐다.
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