어릴 적 한 번쯤은 ‘시간 여행’에 대한 꿈을 꿔본 적이 있지 않나요? 과거로 돌아가 역사적 순간을 지켜보거나, 미래로 가서 어떤 일이 일어날지를 확인하고 싶었던 상상 말입니다. 영화 백 투 더 퓨처나 인터스텔라처럼 SF 콘텐츠에서 자주 등장하는 이 시간 여행(Time Travel)은 과학적으로 정말 가능한 이야기일까요?
이번 글에서는 시간 여행의 과학적 이론부터 현재 과학이 밝혀낸 시간의 특성, 그리고 현실적 한계까지 깊이 있게 다뤄보겠습니다.
시간은 왜 한 방향으로 흐를까?
우리가 체감하는 시간은 항상 과거에서 현재, 미래로 흐릅니다. 이는 ‘엔트로피 증가의 법칙’으로 설명됩니다. 열역학 제2법칙에 따르면, 고립된 시스템에서 엔트로피(무질서도)는 시간이 지날수록 증가합니다.
이러한 엔트로피의 비가역성 때문에 시간은 한 방향으로 흐른다고 해석합니다.
아인슈타인의 상대성 이론과 시간 팽창
1. 특수 상대성 이론 – 시간 팽창 (Time Dilation)
1905년 아인슈타인은 빛의 속도에 가까운 속도로 움직이는 물체는 시간이 더 느리게 흐른다는 사실을 밝혔습니다. 이 현상은 쌍둥이 역설로도 설명되며, 빠르게 이동하는 한 쌍둥이가 지구에 남은 쌍둥이보다 젊은 상태로 돌아오게 됩니다.
2. 일반 상대성 이론 – 중력과 시간의 관계
1915년의 일반 상대성 이론에 따르면 중력이 강한 곳일수록 시간이 더 천천히 흐릅니다. 블랙홀 근처처럼 중력이 극도로 강한 환경에서는 시간의 흐름이 매우 느려질 수 있습니다.
과거로의 시간 여행은 가능할까?
1. 웜홀 이론 (Wormholes)
웜홀은 두 시공간을 연결하는 일종의 ‘터널’입니다. 이론적으로는 웜홀의 입구와 출구를 다른 시간에 위치시킬 경우 과거로의 이동이 가능하다는 주장이 있습니다.
2. 폐쇄된 시간곡선 (Closed Timelike Curves)
천체물리학자 커트 괴델은 우주 전체가 회전한다면 시간의 곡선이 닫혀 과거로 돌아가는 길이 생길 수 있다고 주장했습니다.
3. 양자역학과 다세계 해석
양자역학의 다세계 해석은 시간 여행이 ‘같은 세계’의 과거가 아닌 ‘평행 우주’로의 이동일 수 있음을 암시합니다.
시간 여행에 대한 과학계의 현재 입장
현재 물리학자들은 미래로의 시간 여행은 이론적으로 가능하지만, 과거로의 시간 여행은 논리적·기술적 제약이 많다고 봅니다.
특히 할아버지 역설 같은 인과관계 모순은 과거로의 시간 여행을 부정하는 대표적 예입니다.
시간 여행 기술의 현실적 한계
빛의 속도에 가까운 속도로 움직이기 위해서는 현재 인류가 생산할 수 없는 막대한 에너지가 필요하며, 웜홀도 아직 이론적 가설에 불과합니다.
정리하며: 시간 여행은 꿈일까, 과학일까?
시간 여행은 아직 실현되지 않았지만, 상대성 이론은 시간이 절대적인 개념이 아니라는 것을 명확히 보여줍니다. 미래로의 시간 이동은 이론적으로 실현 가능성이 있지만, 과거로의 여행은 여전히 미지의 영역입니다.