몇년전에 끝난 어벤져스의 엔드게임 영화를 보면 시간여행을 갔다오는 것을 보여줍니다.. 재미있는 영화이지만, 과연 이게 가능한지 궁금해졌습니다. 그렇다면, 양자역학으로 시간여행이 가능한지 알아보아요~
우선, 결론부터 얘기하자면, 양자역학 이론 자체로는 시간여행이 가능하다고 말할 수 없습니다.
시간여행이 가능하기 위해서는 아직 해결되지 않은 몇 가지 주요 문제들이 있습니다.
1. 웜홀(Wormhole) 생성
아인슈타인의 일반상대성이론에 따르면 시간여행을 위해서는 웜홀과 같은 특이점이 필요합니다. 하지만 현재로서는 인위적으로 웜홀을 만들 수 있는 방법이 없습니다.
웜홀을 열고 유지하기 위해서는 아직 발견되지 않은 '엑소틱 물질'이 필요할 것으로 예측됩니다.
2. 초광속(Faster-than-light) 여행
아인슈타인의 특수상대성이론에 따르면 아무것도 광속을 초과할 수 없습니다.
시간여행을 위해서는 어떤 식으로든 이 제한을 극복해야 합니다.
3. 양자 중력 이론
현재의 양자역학과 일반상대성이론으로는 시간여행을 완벽히 설명할 수 없습니다.
양자중력 이론이 완성되면 미시적/거시적 영역을 아우르는 통일된 설명이 가능할 것입니다.
이러한 문제들을 해결하고, 완전히 새로운 물리 법칙이 발견되면 시간여행 가능성에 대한 인식이 바뀔 수 있습니다.
요컨대 시간여행이 가능하기 위해서는 현재의 물리학적 지식을 뛰어넘는 새로운 발견과 극복해야 할 기술적 한계들이 있습니다.
향후 과학과 기술이 극적으로 발전한다면 가능성이 열릴 수도 있겠지만, 현재로서는 시간여행이 실현 가능한지 확신하기 어렵습니다.
잠깐! 위에서 얘기한 엑소틱 물질! 이게 뭔가요?
엑소틱 물질(exotic matter)은 일반 상대성 이론에서 가정하는 매우 특이한 성질을 가진 이론적 물질을 말합니다.
이 물질의 가장 큰 특징은 음의 에너지 밀도를 갖는다는 점입니다. 우리가 알고 있는 통상적인 물질은 모두 양의 에너지 밀도를 가지지만, 엑소틱 물질은 그 반대의 성질을 갖습니다.
엑소틱 물질이 이론적으로 중요한 이유는 웜홀과 같은 시공간 왜곡을 만들기 위해서는 이런 물질이 필요하기 때문입니다. 일반 상대성 이론에 따르면 웜홀은 엄청난 중력장을 견디기 위해 음의 에너지 밀도를 지닌 엑소틱 물질로 고정되어야 합니다.
하지만 아직까지 엑소틱 물질의 존재 여부조차 알려져 있지 않습니다.
양자 중력 이론이 완성되어야 이런 특이한 물질의 실재 가능성을 확인할 수 있을 것입니다.
일부 이론가들은 초강력 중력장 부근에서 양자효과에 의해 일시적으로 엑소틱 물질이 형성될 수 있다고 추측하기도 합니다. 하지만 현재로서는 완전한 가설에 불과합니다.
지금까지 시간여행의 가능여부에 대해서 알아봤는데요, 시간여행을 하지 않더라도 우리는 점점 시공간을 뛰어넘는 다양한 경험들을 하고 있습니다. 빠른 운송수단을 이동하여 원하는 곳으로 간다거나, 스마트폰을 통해 다른 나라의 사람들과 즉각적으로 통화를 하거나, 영상을 공유합니다. 이것은 작은 의미의 시공간을 오가는 행위가 아닐까요?
언제가는 우리의 몸이 시공간을 자유자재로 오갈수 있는 날을 기대합니다.