미스테리하면 떠오르는 것들 중 하나가 바로 이 타임머신이 아니겠습니까?^^

밑에 이에 관한 글도 올라와 있고, 가타부타 의견들도 많네요.

일단 현재 까지의 물리학계의 대표적인 지론은 시간여행은 불가능하다는 쪽이지만

물론 가능하다고 주장하는 학자들도 간혹 있었습니다.

제가 여기서 소개하려는 것은 시간여행이 가능하다고 했던 과학자들이 주장하는 타임슬립의 방식입니다.^_^

그 전에 한가지 짚고 넘어갈 것. 

아인슈타인의 유명한 한가지 이론- 시간과 공간은 분리될 수 없는 하나의 객체-는 많이들 아실겁니다.

대충 시간과 공간을 합쳐서 시공간이라 했던 것이 아인슈타인의 주장에서 비롯된 것이죠.

그 결과, 공간상으로 떨어져 있는 두 지점을 연결하는 웜홀은 시간상으로도 연결이 된다는 결론이 됩니다.

아인슈타인의 이론에서는 시간과 공간은 하나의 객체이기에 공간이 연결이 되어 있으면 시간도 연결이 되어 있으니까요.

다시 말해 그의 이론은 이론적으로 시간여행이라는 것 자체는 허용을 하고 있는 셈입니다.

-반 스토쿰의 타임머신.

1937년 반 스토쿰W. J. Can stockum은 아인슈타인의 방정식을 풀다가 시간여행이 허용되는 해를 구하게 됩니다.

그의 출발점은 '회전하는 무한히 긴 원통'입니다. 무한대라는 양은 물리적으로 의미를 가질 수 없지만 일단 이론이니까

넘어가도록 하고, 원통의 회전속도가 광속에 가까워지면 믹서기 속에서 회전하는 걸쭉한 당밀처럼 원통의 회전에 의해

시공간이 휘말려 돌아가게 됩니다.

(이 현상을 '좌표계 이끌림'이라 하고, 회전하는 블랙홀 주변에서 실제로 관측되었습니다. 질량이 큰 물체의 주변에서도

시공간은 일그러지게 되죠. 매트위에 올려놓은 볼링공 주변이 움푹 들어가게 되는 것처럼.)

만일 이 원통 주변으로 무언가 다가간다면 그것은 휘말린 시공간을 따라 빨려들어가게 되고, 이 장면을 바깥에서 보게 되면

그 물체는 빛보다 빠르게 움직이는 것처럼 보이게 됩니다. 이 원통을 한 바퀴 돌아서 출발점으로 되돌아오면 시간을 역행하여

출발하기 전의 시검으로 되돌아오게 되는 거죠.

원통의 회전 속도가 빠를 수록 더욱 먼 과거로 되돌아가게 됩니다.

하지만 원통이 형성되던 시점보다 더 먼 과거로는 갈 수 없습니다. 물론 이것은 원통의 길이가 무한히 길다는 가정에서 나온

해이므로 현실세계에는 응용될 수 없습니다.

설령 무한 원기둥을 만들었다고 해도 광속의 속도에 따른 원심력을 견뎌낼 수 없죠.

-쏜의 타임머신.

1988년 킵 쏜Kip Thorne은 연구동료 두 명과 함께 "음의 물질negative matter과 음의 에너지negative energy가 존재한다면

타임머신을 구현할 수 있다."고 주장합니다.

그리고 이전의 이론들과는 독립적으로 시간여행을 허용하는 아인슈타인 방정식의 해를 구해 세상을 놀라게 하기도 했습니다.

무슨 말이냐 하면 먼저, 웜홀을 통하면 다른 차원으로의 이동이나 시공간을 뛰어 넘을 수 있습니다. 하지만 이 웜홀이라는

물건은 블랙홀의 안에 있다고 추정되고, 또한 인위적으로 웜홀을 연다고 해도 중력에 의해 그 입구가 순식간에 닫힙니다.

하지만 이 음의 물질이나 음의 에너지가 있으면 그 웜홀의 입구를 고정시킬 수가 있습니다.

문제는 음의 물질이 너무 특이해 다루기가 어렵다는 겁니다. 반물질과는 달리(반물질은 실제로 존재하며 중력에 의해

끌린다는 점에서는 물질과 동일) 음의 물질은 중력에 끌리지 않고 '밀어내는' 특성을 갖고 있습니다. 다시 말하자면 음의 물질

에 의한 중력은 인력이 아니라 척력(반중력)이라는 것입니다. 때문에 이 음의 물질이 실재로 존재한다 해도 발견하기는

거의 불가능합니다. 일상적인 물질은 모두 밀어내기 때문에 있다고 해도 아무것도 없는 우주의 저편에서 떠돌고 있겠죠.

하지만 음에너지는 물리적으로 가능하묘 아주 작은 양이긴 하지만 분명히 존재하고 있습니다.

자세히 설명을 하자면 길어지고, 캐시미르 효과라는 것으로 음에너지를 모을 수 있는데 어쨌든 이 음에너지는 반중력의

성질을 띄기 때문에 중력에 의해 붕괴되는 웜홀을 고정시킬 수가 있습니다.

이렇게 열 수 있게 된 웜홀의 두 입구 중 하나는 지구에, 하나는 우주선에 실어서 광속의 속도로 날려보낸다고 가정하면,

상대성이론에 의해 광속으로 움직이는 우주선의 시간은 느리게 흐르게 되고 이제 지구의 웜홀로 들어가서 우주선의 웜홀로

나오면 과거로 가게 되는 것이지요. 물론 이것도 타임머신이 만들어진 시점보다 전으로는 갈 수 없습니다.^^;

하지만 이 캐시미르 효과로 얻을 수 있는 음에너지는 겨우 원자 하나 크기의 웜홀밖에는 유지시킬 수가 없습니다.

레이저의 에너지 준위 안에 있는 음에너지를 분리해 저장하는 방법도 있지만 레이저 빔에서의 양에너지와 음에너지의 펄스

는 10의 -15승배 초라는 짧은 주기로 반복되기 때문에 고도의 기술을 필요로 합니다.

그 밖에 블랙홀의 사건지평선 근처에도 존재하긴 하지만...누가 가져올까요?-.-;;

이런 음에너지를 얻는 문제도 있고, 웜홀을 여는 방법, 그리고 무엇보다도 광속의 속도를 넘는 방법..

등등의 문제점이 있기 때문에 타임머신의 제작은 아직까지 이론상으로나 가능합니다.

(특히 광속을 넘거나 거의 동등한 속도를 낼 수 있다고 가정을 해야 합니다. 하지만 아인슈타인의 이론, 모든 물체나 신호는

광속에 도달할 수 없다는 특수상대성이론에 위배되기 때문에 광속에는 도달할 수 없습니다.)

또한 설사 제작이 가능해진다고 해도 시간여행이라는 것 자체가 물리법칙에 위배된다는 의견이 지배적입니다.

사실 광속을 돌파할 수 있는 방법이 없는 것은 아닙니다. 이 역시 이론상의 방법이기는 합니다만..

1994년 미구엘 알쿠비에르Miguel Alcubierre라는 물리학자가 제안한 '알쿠비에르 초광속우주선'이라는 것이 있는데

이 우주선은 우주선 앞쪽에 있는 공간을 수축시키고 뒤쪽 공간을 확장하면서 전진을 하는 방식입니다.

이 방법은 우주선이라는 물체가 움직이는 것이 아닌 공간 자체를 이동시키는 방식이므로 광속을 넘는 속도로 공간을

잡아당겨 이동하는 것이 가능합니다. (공간이 아무리 빠르게 팽창을 하더라도 이 과정에서는 정보가 전달될 수 없으므로

특수상대성이론에 위배되지 않습니다. 실제로 빅뱅이후 우주공간은 초속을 넘는 속도로 팽창을 했습니다.)

하지만 이 우주선은 단순히 초속을 넘는 속도의 운송수단의 효과가 있는 것이지, 시간여행을 하는 것은 불가능합니다.

이거 쓰다보니 엄청 길어졌군요...^^;;

결론적으로 말하자면 타임머신의 제작이 가능하고 시간여행이 물리법칙에 위배되지 않는다고 하더라도,

타임머신이 제작되기 전의 시대로의 이동은 불가능하다, 라는 것이 현재까지의 결론이라는 겁니다.

음...긴 글 읽어주셔서 감사하고,

다음에 또 다시 자세하게 알아오던지 다른 재미있는 주제로 글을 작성하던지 해보겠습니다.^^

ps-미치오 카쿠의 평행우주 라는 책에서 참고했습니다.