글쓴이 : abcd2014

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시간을 거꾸로 거슬러 올라가는 시간여행이 곧 현실로 다가오는 것일까? 최근 호주 물리학 연구진이 시간여행에 대한 긍정적 가능성이 담긴 실험결과를 얻어내 관심이 집중되고 있다.

영국 과학기술전문매체 ‘Phys.org’는 호주 퀸즐랜드 대학 물리학과 연구진이 광양자(光量子)와 웜홀을 기반으로 한 과거로의 시간여행 시뮬레이션을 성공시켰다고 20일(현지시각) 보도했다.

과거의 시간으로 여행을 떠난다는 것은 한 방향으로 쭉 흐르고 있는 시간흐름을 거슬러 올라 원래 출발한 초기 지점으로 되돌아간다는 것을 뜻한다. 다시 말해 A 지점이 과거, B 지점이 미래라면 우리는 A와 B를 잇는 통로를 걷고 있는 것과 같다. 이 통로가 우리가 살고 있는 현실인 것이다. 만일 과거로 돌아가고자 하면 우리는 발길을 돌려 A지점으로 향해야하지만 해당 통로는 일직선으로 흐르는 시공간이므로 과학적으로 가능하지 않다.

하지만 여기서 한 가지 가능성을 주는 것이 아인슈타인의 ‘일반 상대성 이론’이다. 지구에 존재하는 중력이 공간을 끌어당기고 변형시키는 것처럼 시공간을 구부려 현재와 과거를 잇는 지름길을 만들어주면 우리는 해당 길을 통해 과거에 도착할 수 있다. 여기에 필요한 조건은 두 가지로 첫 번째는 물리학법칙을 마음껏 벗어날 수 있는 초고속 물질, 두 번째는 시공간을 직통해 시간흐름을 저지하는 가상통로다. 여기서 퀸즐랜드 대학 연구진이 첫 번째 조건으로 선택한 것은 빛의 입자인 ‘광양자’, 두 번째 조건으로 선택한 것은 블랙홀과 화이트홀을 잇는 시간 터널인 ‘웜홀’이다.

연구진이 설계한 시간여행 시뮬레이션은 다음과 같다. 본래 과거와 현재를 잇는 구부러진 시공간 통로 외에 두 개 지점을 직통으로 연결하는 웜 홀 통로를 구축해서 현재지점을 A웜홀, 과거를 B웜홀이라 지정한다. B웜홀 입구를 광속으로 떨어뜨린 뒤, 다시 광속으로 A웜홀 입구 근처로 옮겨놓으면 그만큼 B웜홀 시간에 틈이 생겨 과거 공간이 나타난다. 이때 A웜홀 입구를 통해 B웜홀 출구로 나오면 과거 시간에 도착하는 것이다.

연구진은 여기서 광양자 입자를 웜홀로 통과시킨 결과, 현재A지점에서 과거B지점으로 옮겨간 광양자 입자를 발견할 수 있었다. 광양자 입자는 전 우주에서 이론적으로 가장 작은 입자로 모든 우주 물리학 법칙에서 자유로우며 현재와 과거를 넘나드는 시간성폐곡선(Closed Timelike Curve)에 적용이 가능하다.

기존 연구에서 웜홀을 통한 시간여행이 불가능하다고 생각된 이유는 첫 번째, 시간을 잇는 두개 웜홀 입구를 계속 열어놓을 물리적 힘을 구할 수 없었고 두 번째, 정해진 시간흐름에서 원인과 결과를 뒤바꿀 수 없다는 인과율 법칙 ‘할아버지 패러독스(Grandfather paradox)’에 자유로울 수 없었기 때문이다.

이와 관련해 연구를 주도한 퀸즐랜드 대학 물리학과 티모시 랄프 교수는 “적어도 광양자 입자를 통해서는 시간 여행이 가능할 수 있다는 가능성을 보여준 연구 결과”라고 설명했다. 이는 원천적으로 시간여행은 불가능하다는 기존 인식에 새로운 활력을 불어넣어주는 만큼 학계의 주목도 역시 높다.

한편 이 연구결과는 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 발표됐다.

사진=Martin Ringbauer/University of Queensland