시간 여행 가능하다

시간 여행 가능하다

                      론 맬럿 박사는 수학적인 방식으로 2진법 메시지를 미래로 보낼 수 있다는 사실을 

                 보여주었다. (COURTESY OF DR. RON MALLETT)

론 맬럿 박사는 코네티컷 대학교의 저명한 이론물리학자이다. 하지만 그는 어린 시절 허버트 조지 웰스의 ‘타임머신’을 좋아하던 소년이었다. 맬럿 박사의 아버지는 그가 10세였던 해 세상을 떠났다. 다음 해 타임머신을 읽은 그는 아버지의 죽음을 막기 위해 시간을 거슬러 여행하는 상상에 푹 빠지게 되었다.

이는 단순한 흥미가 아니었다. 그는 대학에서 물리를 공부하며 특히 블랙홀에 관심을 쏟았다. 블랙홀에 대한 이해가 시간 여행을 공부하는 데 도움이 될 것이라 여겼기 때문이다. 맬럿 박사는 그 당시에는 블랙홀을 정상이 아닌 것으로 여겨졌다고 말하며 시간 여행 역시 상당히 정신 나간 생각이라고 간주되었다고 덧붙였다.

그는 웃으며 “나는 블랙홀을 커버스토리로 사용하기도 했다”라고 말했다.
알베르트 아인슈타인은 시간을 4차원이라고 묘사했으며 시간과 공간은 서로 연결되어 있다고 말했다. 이 때문에 물리학자들이 시공간에 대해 이야기하게 되었다. 시공간이 구부러지고 블랙홀 주변을 돌며 휘어지는 것이다. 맬럿 박사는 이러한 현상을 지구에서 재현할 수 있을지 고심했다.

그는 몇가지 우연을 통해 그 방법을 알아내게 됐다. 대학을 졸업하고 그는 자신의 연구를 곧바로 시작하고 싶었으나 불황 탓에 대학들이 연구원을 모집하지 않았다. 그는 결국 레이저 관련 일을 하게 되었고, 이를 통해 레이저의 공업적 용도로 사용될 수 있는 절삭력에 대해 알게 됐다. 2년 후 그는 자신이 원래 원했던 코네티컷 대학에 일자리를 얻었다.

그의 연구 과정을 이해하기 위해서는 아인슈타인의 두 가지 이론을 잘 알고 있어야 한다.

아인슈타인 이론

아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 시간은 속도의 영향을 받는다. 이는 이미 연구를 통해 아원자 입자가 아주 높은 속도에서 미래로 날아가는 것이 증명되었다. 일정 시간이 지나면 분해된다고 알려진 입자에 가속장치를 사용했다. 그 결과 입자들은 시간이 지나도 붕괴되지 않은 초기 상태로 미래에 존재했다. 속력이 빨라질수록 입자의 노화는 느려졌다.

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의하면 시간은 중력에도 영향을 받는다. 정해진 궤도를 도는 인공위성과 지구에서 각각 시계가 약간 다른 시간을 보인다는 것은 이미 증명된 사실이다.

맬럿 박사는 중력이 시간에 영향을 끼치고 빛이 그 중력을 만들어 낼 수 있다는 사실을 알았다. 곰곰이 생각에 생각을 거듭하던 그는 마침내 레이저를 기억해내고 유레카를 외치게 된다.

그는 레이저 관련 업계에서 일하던 시절 링 레이저가 순환하는 빛을 만들어 냄을 기억했다. 그리고 이를 통해 순환하는 빛이 중력에서 움직이는 블랙홀과 같은 작용을 할 수 있을 것으로 생각했다. 맬럿 박사는 링 레이저가 시공간을 비틀어 현재와 미래, 과거를 아우르는 이동을 가능하게 하는 데 사용될 수 있을지 궁금했다.

만약 레이저가 그러한 형태의 순환 고리를 만들어 낼 수 있다면 정보는 2진법 형태로 과거로 보내질 수 있게 된다.

그는 중성자가 회전한다고 설명했다. 중성자를 어떤 것은 위로 또 다른 나머지는 아래로 배열하여 각각 1과 0을 대신함으로써 2진법 메시지를 만드는 것이다.

만약 맬럿 박사가 대학을 졸업하자마자 자신이 원했던 연구직을 구할 수 있었다면 그는 레이저와 관련된 일을 하지 않았을 것이고 훗날 이처럼 그를 도와준 지식 역시 얻지 못했을 것이다.

맬럿 박사는 “나에겐 같은 분야에서 일하는 내 동료에게는 없는 배경이 있다. 이를 통해 돌파구를 찾을 수 있었던 것이다”고 말했다. 이제 남겨진 것은 바로 가장 어려운 부분인 가설을 수식을 통해 실험하는 일이다. 여기서 두 번째 우연이 일어난다. 맬럿 박사가 시간 여행을 위해 링 레이저를 사용하는 발상을 생각해내자마자 심장 질환 진단을 받게 된다. 그는 많은 일을 중단하고 병가를 낸다. 수업을 진행하거나 여러 업무를 실행하지 않아도 되는 상황에서 그는 자유롭게 자신의 연구에 몰두할 수 있었다.

론 맬럿 박사 허가 하에 촬영한 찬드라 교수 연구소 내 화면. 타임머신 작동 법에 대한 개념 일러스트다. 레이저가 원형으로 움직이는 빛을 만들어 내어 기기 내에서 시공간을 왜곡시킨다.(Dr. Ron Mallet 제공)

그는 “그 시기가 아니었다면 돌파구를 찾는 일뿐만 아니라 연구 진행 역시 불투명했을 것이다”라고 말한다.

순환하는 빛이 공간을 왜곡할 수 있다는 가설을 증명하는 데 6개월이 걸렸다. 공간 왜곡이 시간 역시 왜곡할 수 있다는 사실을 증명하는 데는 또다시 몇 년이 걸렸다. 길고 힘든 시간이었지만 그는 “아인슈타인이 중력이 시간에 영향을 끼친다는 사실을 증명하기 위해 10년을 쏟아부었다”고 말했다.

맬럿 박사는 “충분히 그만한 가치가 있었다… 수식을 확인하고 시간 여행이 가능하다는 사실을 증명하는 과정을 보는 것은 매우 흥미진진한 일이다”고 전했다. 그다음 전율은 그가 쓴 시간 여행에 대한 논문이 학술지에 실렸을 때 찾아왔다.

그는 국제 일반 상대성 및 만유인력 학회(The International Society on General Relativity and Gravitation) 가 주관한 학술 대회에서 두려움과 긴장감에 떨며 상대성 이론 전문가들 앞에서 자신의 연구 결과를 발표했다. 그는 특히 아인슈타인과 함께 작업한 적이 있는 유명 물리학자이자 말도 안 되는 이론을 싫어하는 브라이스 드위트 박사 앞에서 시간 여행에 대해 이야기한다는 사실이 매우 초조했다.

드위트 박사가 바로 그 전에 연설했기에 더욱 어려웠다. 그러나 맬럿 박사의 발표가 끝나자 드위트 박사가 모든 관중 앞에 나와 “당신이 아버지를 다시 만나게 될 기회가 있을진 모르겠지만 아마도 당신을 자랑스러워 할 것이다” 라고 말했다.

이 짧은 문장에 오랜 시간의 노고가 보상되었고, 그의 포부가 알려졌으며, 초기의 목적이 달성되었다. 그가 어렸던 시절 아버지의 죽음을 막는 것을 꿈꿨던 적이 있지만, 그는 아버지의 기억이 동기가 되어 이뤄진 자신의 발견이 충분함 그 이상이라 느꼈다.

맬럿 박사의 어린 시절에 있어 그의 아버지는 큰 사랑과 존경의 대상이었다. 어머니는 그를 키우기 위해 열심히 일했으며 세 명의 형제가 있었다. 특히 1950년대에 아프리카계 미국인 여성이 생계를 꾸려 나간다는 것은 매우 힘든 일이었기에 가족들은 가난에 빠졌다. 그는 그 시기에 고작 30세였던 어머니가 남편을 젊은 나이에 심장병으로 잃고 아이들을 키우기 위해 일하며 얼마나 힘들었을지 깨달았다.

맬럿 박사는 자신의 여정과 발견을 본인의 저서인 ‘시간 여행자: 시간 여행을 현실로 만들기 위한 한 과학자의 개인적 임무(Time Traveler: A Scientist’s Personal Mission to Make Time Travel a Reality)’에 담았다.

타임머신은 만드는 데 얼마나 걸릴까?

론 맬럿 박사가 영화 ‘백투더퓨처’처럼 차고에서 어설픈 땜질로 타임머신을 만들 리는 없다. 그는 이론 물리학자이지 실험을 하는 물리학자는 아니다. 이는 그가 미래로의 시간 여행이 가능하다는 수학적 근거를 이끌어 냈다는 것을 의미할 뿐, 다른 물리학자들이 실제로 타임머신을 만들어 실험하는 단계가 남아 있다.

그는 이 실험은 시작하는 데만 해도 2억 5000만 원 이상이 들 것이라고 말했다. 2억 5000만 원은 타당성 조사에 사용될 것이며 이를 통해 실제 실험 과정에 어느 정도의 비용이 들 것인지를 정할 수 있게 된다.

코네티컷 대학교 재단에 여러 기부금이 모이고 있다. 열광적인 중학생에서 고등학생들이 조금씩 모은 금액에서부터 젊은 커플의 기부, 그리고 슬픔에 빠진 부모의 기부에 이르기까지 많은 기금이 모였다고 전해졌다. 맬럿 박사는 타당성 조사가 시작되고 나면 모든 단계가 약 5년 정도 걸릴 것이라고 예상한다.

철학적 의문

만약 언젠가 맬럿 박사의 디자인대로 타임머신이 만들어진다면 과연 어떤 일이 벌어질까? 아마도 미래에서 온 메시지가 갑자기 나타날 수 있을 것이다. 타임머신은 처음 켜진 시각부터 전원이 꺼질 때까지 시간 동안 정보만을 보낼 수 있을 것이다. 그렇기 때문에 만약 100년간 전원이 켜져 있다면 2진법 메시지는 100년 내에 어떤 시간으로든 보내질 수 있다. 미래의 누군가가 기계가 특정 날짜에 켜진 뒤 메시지가 보내진다는 사실을 알고 있을지도 모른다. 그의 업적을 다룬 BBC 디스커퍼리 채널의 다큐멘터리에서 나레이터는 시간여행이 인간으로 산다는 것이 어떤 의미인지에 그 성패가 달려 있다고 말했다.

만약 우리가 시간을 거슬러 돌아가 세상의 모든 고통을 없앤다면, 삶의 나쁜 일들을 모두 일어나지 않도록 한다면, 개인의 성장과 지혜에 어떤 영향을 미칠까? 우리의 사회 역시 지금과는 다르게 변화할까?

맬럿 박사는 장 클로드 반담 주연의 영화 ‘타임캅’에서 이 문제를 다뤘다고 말한다. 반담이 맡은 인물은 시간여행을 단속해 사람들이 자신의 이득을 채우기 위해 사용하지 않도록 하는 역할을 맡았다. 그의 부인이 죽고 그는 그녀를 구하러 돌아가고 싶지만 자신을 억눌러야만 한다.

맬럿 박사는 “시간여행이 사용되는 방식은 개인이 아닌 사회가 결정해야 할 사안이다”고 말했다. 세계에서 가장 크고 강력한 입자가속기인 대형 강입자충돌기(Large Hadron Collider)는 여러 나라에서 모인 사람들이 형성한 협력단에 의해 가동된다. 박사는 타임머신 역시 이와 비슷한 형태로 운영될 수 있을 것으로 생각한다. 그는 타임머신이 원자로보다 흔해질 것으로 생각하지 않는다. 사람들이 가벼운 목적으로 집 앞마당에 타임머신을 가지고 있지는 않을 것이라는 의미다.

박사에게 있어 시간 여행의 가장 좋은 사용은 쓰나미나 허리케인과 같이 수천 명을 죽음에 이르게 하는 자연재해를 막기 위해 경고를 전하는 것이다.

출처: http://www.epochtimes.co.kr/news/articleView.html?idxno=392556