칼 세이건 코스모스(8) : 시간과 공간을 가르는 여행

  8장에서는 우주의 공간과 시간의 관계를 살펴보면서 인간이 우주여행을 할 수 있는지에 대한 고민을 던져주고 있습니다. 밤하늘에 빛나는 별빛들은 우리가 상상하는 것보다 과거에 발생하여 지구에 도달한 것입니다. 우리가 바라보는 별빛은 공간적으로도 멀리 떨어져 있지만 시간적으로도 과거의 모습을 보여주고 있는 것입니다. 우리가 존재하는 우주는 공간과 시간이 서로 얽혀 있으며 시간적으로 과거를 보지 못하면 공간적으로 멀리 볼 수가 없습니다. 지구, 태양계 안에서의 빛은 분명 그 속도를 측정하기 어려울만큼 빠릅니다. 그러나 우주의 공간 속에서의 빛의 속도는 그리 빠르지 않게 느껴집니다. 왜냐하면 지구에서 가장 멀리 떨어진 퀘이사까지의 거리가 빛의 속도로 80~100억 광년 떨어져 있기 때문입니다. 이 거리는 지구가 먼지였을 때, 심지어 우리 은하도 만들어지기 전의 과거로 돌아갈 수 있는 수준이기 때문입니다. 빛의 속도는 엠페도클레스가 존재한다고 처음으로 주장했지만 아리스토텔레스가 신적인 존재와 같다고 주장하면서 빛에 대한 존재의 상상력과 사고가 진보하지 못했습니다. 그러다가 갈릴레오가 측정을 시대해보지만 한 지역에서 오고 가는 빛을 관측해서는 너무나 빠른 빛의 속도를 알아낼 수 없었습니다. 이후 1676년 뢰머가 지구가 빛의 속도를 알아내기 좁은 곳이라면 우주로 나아가서 빛의 속도를 측정해보기로 했고 최초로 빛의 속도를 관측을 통해 수치적으로 계산해 냈습니다. 이후 1729년 제임스 브래들리에 의해 태양부터 지구까지 빛이 도달하는 시간이 8분 12초라는 것을 밝혀내게 되었습니다. 빛은 2만9천9백7십9만2천4백5십8m/s의 속도로 나아갑니다. 1광년에 10조 km를 갑니다. 상상하기 힘든 속도입

  이 빛에 최초로 올라타보려고 한 소년이 레오나르도 다 빈치의 고향인 토스카나에서 상상합니다. 빛의 속도가 놀랍도록 빠르다면 그 속도로 우주를 여행하면 어떨까? 이 놀라운 상상력을 발휘한 소년은 바로 아인슈타인이었습니다. 그리고 그는 상상하는 것에만 그치는 사람이 아니었습니다. 그 상상을 구체화시키고 가설을 세우고 충분히 이해하고 납득할 만한 논리를 펼칠 수 있는 사람이었습니다. 빛의 속도로 움직이면 동일한 사건이 전혀 다르게 인식될 수 있다는 것을 알아냈으며 중력과 속도에 의해 시간의 흐름이 상대적으로 달라질 수 있다는 것을 세상에 소개했습니다. 아인슈타인 이전에는 그 누구도 이러한 생각을 하지 못했고 이러한 도전을 시도해서 결과물을 내놓지 못했습니다.   

  스위스 베른에 갔을 때 아인슈타인이 1903년 2년 간 머물면서 특수상대성 이론에 대한 논문을 썼던 집을 방문한 적이 있었습니다. 2층짜리 그렇게 크지 않은 집이었는데 그가 쓴 글들과 펜, 의자, 책상, 사진 등이 전시되어 있었습니다. 스위스의 수도이지만 아레강이 굽이쳐 흐르는 곳에 위치한 작은 소도시, 그곳의 곳곳을 거닐며 우주를 상상했을 아인슈타인을 생각해봤었던 추억이 생생합니다.

 

 

 

  빛은 신비롭게도 아무것도 존재하지 않는 진공 속을 자유롭게 나아갑니다. 이러한 빛의 속도는 우주에서 절대적인 것으로 인식하고 있습니다. 빛의 속도를 넘어선다는 것은 중력과 모든 우주의 근본적인 법칙과 직결된 문제이기에 아직 빛보다 빠른 움직임을 가질 수 있는 그 무언가에 대한 현상을 발견하지 못한 상황입니다. 게다가 상대성 이론은 빛의 속도로 우리의 상상력과 발전가능성을 궁극적으로 제한합니다. 빛의 속도를 능가하지 못한다면 인간이 우주를 탐사한다는 것은 개미가 태양계, 우리은하계를 탐사하겠다는 것과 비슷하지 않을까요?

  빛의 속도나 빛의 속도에 가까운 우주선을 개발한다고 해도 우주선 안에서 도대체 몇 대의 후손들이 이어져야 겨우 은하계 하나 정도를 돌아보게 될까요? 우주선의 속도를 높이기 위해 우주에서 수소폭발을 활용하자는 오리온 계획이 있었지만 핵폭발 금지 조약에 의해 그 계획은 중단된 상태라고 합니다. 칼 세이건은 이를 무척 아쉬워합니다. 그는 핵폭발을 가장 잘 사용하는 것이라고 믿고 있기 때문입니다. 그러나 수소폭발로도 광속의 10분의 1의 속력 정도를 예상한다고 하니 끝없는 우주를 항해하기에는 무리가 있어 보입니다. 빛의 속도로도 우주의 공간을 정복하기가 어렵습니다.

  그렇다면 시간여행은 가능할까요? 시간을 거슬러 올라가거나 더 나아가는 것에 대해 많은 학자들은 불가능하다고 말합니다. 설령 가능하다고 해도 과거의 아주 작은 것 하나만 바뀌어도 나비효과처럼 현재와 미래가 달라질 것이기에 시간을 거슬러 올라가려고 했던 순간이 사라지거나 앞당겨질 수 있다는 것입니다. 시간 여행자의 존재도 물론 사라질 확률이 매우 높아집니다. 그러나 어떤 물리학자들은 재미있는 상상을 합니다. 역사를 바꾸면 새롭게 열리는 우주가 동시에 존재한다는 것입니다. 그래서 바뀌기 전의 역사가 흐르는 우주와 바꾼 후의 우주가 나란히 존재할 수도 있다는 것입니다. 우주안에 갇힌 인간으로서는 틀리다고 말할 수 없을 것 같습니다. 우리의 과거의 역사만 봐도 누군가가 당시에는 말도 안되는 주장을 펼친다고 터부시 여겨졌는데 훗날 돌아보니 놀랍도록 정확한 사실을 말한 것으로 인정받는 경우가 많으니까요. 

  어쨌든 현재로서는 감당할 수 없는 우주의 공간과 조금도 변화시킬 수 없을 것 같은 시간 속에서 우리는 살아가고 있습니다. 우주의 시각에서 보면 정말 찰나보다 더 짧은 삶을 살아가고 있습니다. 칼 세이건은 앞으로 100년이나 200년 후에는 인류가 태양계는 어느 정도 탐사가 끝날 것으로 추측하고 있으며 태양계를 벗어나는 프로젝트를 준비할 것이라고 예상하고 있습니다. 2100년 2200년이 되면 정말 그런 시대가 열릴까요? 화성에 인류가 발을 내딛을 프로젝트가 진행중이라고는 하는데 과학기술이 그렇게 빠르게 성장할 지 아직은 의문이 들며 그렇게 빠르게 올 것 같지는 않습니다. 늘 과학은 생각보다 빠르게 변하는 부분도 있지만 예상보다 늦어지는 경우도 많아서 태양계 탐사가 언제 완료될 지 저도 무척 궁금하고 그 순간 지구에서 생존해 있고 싶은 마음이 간절합니다. 삶이 힘들고 어렵지만 살아있다는 것이 정말 소중하며 기쁜 것 같습니다.

 

어둠속에 철저히 가려진 미래를 열어보는 행복은 인간이 누릴 수 있는 최고의 선물이 아닐까 생각합니다. 

 

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온유안