[지식보관소] 상대성 이론에 따르면 시간이 흐를 수 없다.

 

 

여러분 시간이 정말로 존재할까요?

정말로 시간이라는 게 존재한다고 생각하시나요?

이 질문에 당연히 시간이라는 건 존재하지 라고 말씀하신다면

그러면 시간이 왜 존재한다고 생각하는지 한번 생각을 해보겠습니다.

 

 

시공간상에서 우주에 존재하는 모든 물체는

항상 빛의 속도로 이동한다는 게 도대체 무슨 말일까요?

 

7개월 전에 올렸던 이 영상을 많은 분들이 좋아해 주신 덕분에

제 채널이 여기까지 올 수 있었지만,

댓글들을 읽다 보니까 추가 설명이 필요할 것 같아서

이 영상을 만들게 되었습니다.

 

7개월 전에 올렸던 영상에서

우주에 존재하는 모든 물질이

시공간에서 빛의 속도로 움직인다는 개념을 설명했는데요.

이번에는 이 이야기가 무슨 의미인지 아주 쉽고 깊게 파악해 드리겠습니다.

 

19세기의 과학자들은

빛은 관측자의 운동 상태와 무관하게

항상 빛의 속도를 지닌다고 설명합니다.

 

그러니까 쉽게 이해하기 위해

지식보관소가 지구에서 달 방향으로 100이라는 속도로 날아가고 있고

여러분이 영상을 안 올리고 도망가는 지식보관소를 잡기 위해

그 뒤에서 90이라는 속도로 따라오고 있다면

여러분의 입장에서 지식보관소는 10의 속도로 이동하고 있는 게 됩니다.

그리고 지구에서 구경하고 있는 구독자들 입장에서는

지식보관소는 100로 이동 중이겠죠.

 

그런데 빛은 달랐습니다.

빛이 지구에서 달로 100의 속도로 이동할 때

여러분이 그 뒤에서 90의 속도로 따라간다고 해도

여러분들 눈에는 여전히 그 빛은

뒤쫓아갈 때나 뒤쫓아가지 않을 때나

똑같이 100의 속도로 여러분에게서 멀어져 간다는 뜻인데요.

 

이게 얼마나 이상한 얘기냐면

앞에서 달리기가 빠른 도둑이 도망을 가는데

경찰이 그 뒤를 빠르게 쫓아가거나, 쫓아가지 않거나

도둑이 경찰로부터 멀어져 가는 속도가 불변한다는 의미입니다.

 

사실상 이게 물리학적으로는 굉장한 모순처럼 보이는데요.

이런 식으로 우리가 아무리 빛을 빠르게 쫓아가 봐야

빛의 속도는 항상 일정했습니다.

이것을 ‘광속도 불변의 법칙’이라고 부르는데요.

 

그런데 이게 어찌 보면 모순처럼 보이지만

속도라는 게 무엇인가 생각해 보면

빛의 속도가 불변이라고 해도

모순이 안 되게 만들 방법이 있습니다.

 

바로 재미있게도

속도가 변하지 않는 대신에 시간이 변하면 되는 건데요.

이게 무슨 말이냐면

속도는 거리를 시간으로 나눈 값입니다.

 

예를 들어서

시속 100km로 달리고 있다면

이 얘기는 500km의 거리를 가는 데 5시간이 걸린다는 얘기입니다.

한마디로 500km라는 거리를 5시간으로 나누면

이게 시속 100km라는 계산이 나오죠.

 

이런 식으로 광속도 불변의 법칙이 성립하기 위해서는

빛을 빛의 속도에 가깝게 따라잡는 사람과

지구에서 가만히 있는 사람의 시간이 동일 해서는 안 됩니다.

 

이 얘기는 우리의 고정관념에 위배 된다는 사소한 문제를 넘어서

굉장히 다양한 패러독스를 만들게 되는데

바로 동시성이 상대성이 된다는 것인데요.

 

갑자기 어려운 용어 써서 죄송하고 쉽게 설명하자면

우리 모두 운동 상태가 다르다면

동시에 일어나는 일은 존재하지 않는다는 겁니다.

운동 상태에 따라 시간이 달라지기 때문인 것이고

우리의 운동 상태는 서로의 상대 속도가 빛의 속도에 비해 턱없이 부족하기 때문에

평상시에는 이런 효과를 전혀 느낄 수가 없는 것입니다.

 

 

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그래서 지금까지 설명한 내용을 요약하자면

여러분들은 빛의 속도가 불변이라는 걸 알았고

빛의 속도가 내가 빛을 따라가던, 아니면 따라가지 않고 가만히 있던

불변이기 위해서는

필연적으로 운동 상태에 따라 시간이라는 게 변해야 된다는 걸

이해한 상황인 건데요.

 

그럼, 이제 슬슬 진짜 소름 돋는 이야기를 시작할 건데

여러분 시간이 정말로 존재할까요?

정말로 시간이라는 게 존재한다고 생각하시나요?

 

이 질문에 당연히 ‘시간이라는 건 존재하지’라고 말씀하신다면

그러면 시간이 왜 존재한다고 생각하는지 한번 생각을 해보겠습니다.

아마 대부분의 사람들이 생각하는 방식은 이런 걸 건데요.

 

점심에 나는 뜨끈한 순댓국밥을 먹고

지금은 침대에 누워서 유튜브를 보고 있다.

점심에 순대국밥을 먹고 있던 나는 과거의 내 모습인 거고

유튜브를 보고 있는 게 현재의 내 모습이고

미래에는 잠들 것이다.

이런 식으로 과거, 현재, 미래가 있다.

이게 시간이다.

뭐 이렇게 생각하실 텐데

이제 제가 여러분이 시간이라는 게 존재한다는 환상에서

벗어나게 해보겠습니다.

 

여기에 이런 도형이 있습니다.

이 도형을 뭐라고 부를까요?

사각형? 구체적으로는 평행사변형이라고 부를 겁니다.

여러분은 지금 멈춰 있는 평행사변형을 본 거죠.

 

그럼, 이건 무엇일까요?

직선이 움직이고 있는데요.

여러분은 지금 움직이고 있는 직선을 보았습니다.

그럼 이렇게 움직이고 있는 직선을 사진 한 장으로 만들기 위해서

시간/공간축 그래프로 표현하면 이런 식으로 됩니다.

 

아까 처음에 봤던 평행사변형 모양이 되었는데요.

그럼, 이 내용을 현실 세상에 적용해 보겠습니다.

 

여러분들은 지금 서울역에서 ktx를 타고 부산역으로 갈지 고민을 하고 있습니다.

만약 안 가기로 했다면

여러분은 이렇게 서울역에 가만히 움직이지 않는 모습이겠죠

그런데 만약 부산역으로 이동하기로 했다면

여러분은 이렇게 서울역에서 부산역으로 이동하게 될 겁니다.

 

이걸 이렇게 움직이는 동영상으로 표현하지 말고

마찬가지로 그래프로 표현해 보겠습니다.

여기서도 세로가 시간 축인데요.

부산역으로 이동하고 있는 여러분의 그래프는 이런 모양이 됩니다.

반대로 서울역에 가만히 있었을 경우 여러분의 그래프는

이렇게 시간 방향으로만 그어지게 되는데요.

 

그러니까 이게 무슨 말이냐면

서울역에 가만히 있었던 여러분은

가만히 있었다고 생각을 했지만

물론 공간상에서는 가만히 있었겠지만

이렇게 시간상에서는 시간 방향으로 움직인 겁니다.

 

하지만 부산역으로 이동한 여러분의 모습은

원래는 이렇게 시간 방향으로 이동하고 있던 여러분들의 운동 방향을

서울역에서 부산역으로, 공간 방향으로 아주 조금 변경한 것뿐입니다.

 

이게 소름 돋는 내용이죠.

실제로 제가 전에 올렸던 영상에서는 이 부분까지 설명했고

그 후에는 이런 상대성 이론의 증거에 대해서 설명했는데요.

궁금하신 분은 이 영상을 확인해 보시면 될 거고요.

 

이 영상에서 시청자분들의 엄청난 사랑을 받으면서

저는 구독자 3천 명에서 지금 9만 명까지 달려오게 되었는데요.

그런데 중요한 건 오늘의 소름은 아직 시작도 안 했다는 겁니다.

 

이렇게 우리가 시간 플러스 공간 방향에서는

항상 빛의 속도로 움직인다고 해서

시공간 상에서 모든 물체는 빛의 속도를 지닌다는 게

상대성이론이 하는 이야기입니다.

 

그런데 이 개념을 인정하면

과거, 현재, 미래라는 게 있다는 게 말이 안 되게 되는데요.

정확하게는 과거나 미래의 모든 사건이

이미 존재하고 있어야 가능하다는 걸 알게 되는데

어려운 내용을 다 빼고

예를 들어서 설명하자면

 

만약 1차원 세계에 사는 1차원 생명체가 있다고 해봅시다.

이 생명체는 서울이라는 곳에서 부산이라는 곳으로 이렇게 이동을 했습니다.

그러면 보시는 것처럼 이렇게 움직인 게 되겠죠.

 

그런데 반대로 2차원 세상에 이렇게 평행사변형 그림이 있습니다.

이 세계에 있는 모든 물질은 아무런 운동도 하지 않고 아무런 변화도 없습니다.

대신에 이렇게 1차원 직선이 위로 이동을 하며

우리는 이 직선 위에 있는 물체만 관찰할 수 있다고 해보겠습니다.

그래서 직선이 이렇게 위로 올라간다면 우리가 보게 되는 모습은 이렇게 됩니다.

 

아까 1차원 세계에서 직선이 움직이던 것과 같은 모습인데요.

그러니까 제가 하려는 얘기는

이렇게 빅뱅부터 우주가 종말 할 때까지가 한 장의 사진이라고 본다면

우리는 그중에서 이렇게 단면만 볼 수가 있다는 의미입니다.

 

그런데 모든 물질은

시공간상에서 빛의 속도로 이동하기 때문에

공간상에서 상대 속도가 0일 때는

시간 방향으로 빛의 속도로 움직이게 되는 겁니다.

 

그럼 이렇게 과거, 현재, 미래를 담고 있는 우주의 사진에서

우리가 볼 수 있는 단면의 위치가 계속 변하는 것뿐이고

우리는 이렇게 변하는 단면의 위치를 보고

이게 시간이 흐른다고 표현을 하는 겁니다.

이거 진짜 소름 돋지 않나요?

 

그러니까 한 달 뒤에 지식보관소 채널이 구독자 10만 명이 된다면

한 달이라는 시간이 흘러서 지식보관소 채널이 구독자 10만 명이 된 게 아니라

시간 방향으로 빛의 속도로 한 달을 가야 도달하는 거리에

구독자가 10만 명이 된 지식보관소의 모습에 단면적이 존재하는 건데요.

그리고 우리는 빛의 속도로 꾸준히 이동했기 때문에

구독자 10만 명이 된 지식보관소가 있는 거리까지 도달을 한 것뿐입니다.

 

그러니까 이 세상은

시간이 절대적이고 속도를 바꿀 수 있는 게 아니라

과거, 현재, 미래의 모든 모습이

4차원으로 표현된 한 장의 사진인 것이고

그 사진을 스캔하는 속도가 빛의 속도로 불변인 것 뿐입니다.

공간상에서 속도를 지닌다는 건

이 스캔의 각도가 조금 바뀌는 것일 뿐인데요.

 

사실 제가 오늘 한 이야기가

제가 정말로 많은 사람들 한테 하고 싶었던 이야기 중에 하나이고

많은 사람들에게 이 이야기를 하기 위해서

유튜브를 시작했다고 해도 과언이 아닌데요.

 

저는 지금으로부터 12년 전인 2007년부터

네이버 블로그에 상대성이론 이야기를 쓰면서 이 이야기를 계속해 왔는데요

지금 이렇게 나름 많은 사람들이 볼 수 있는 채널이 돼서

이 이야기를 할 수 있게 돼서 너무나 행복합니다.

 

이게 사실 제가 유튜브를 하면서 구독자를 열심히 모아온 이유이기도 한데요.

그러면 이제 슬슬 오늘 영상을 포함해서

제가 정말로 하고 싶었던 이야기를 할 때가 된 것 같습니다.

사실 지식보관소 채널은 이제부터 시작이니까 많이 봐주시면 감사하겠습니다.

그럼 이만.