타임슬립처럼 시공간 초월이 가능하려면 어떤 물리학적 조건이 성립되어야 하나요?

Question

과거 어렸을때 백투 더 퓨쳐라는 영화를 보면서 나도 저런 시공간을 넘나드는 신나는 여행을 해보고싶다는 상상을 정말 많이 했었는데요. 실제로 이론적으로는 시간여행이 가능할 수도 있다는 얘기를 들었는데. 그게 가능하다면 어떠한 조건들이 필요한가요?

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

시간여행의 경우는 다른 문제입니다. 물리학에서 상대성 이론을 따르면 미래로의 시간 여행이 가능하며, 과거는 불가능합니다. 상대성 이론에 따르면 빛의 속력과 비슷한 속력으로 여행을 다녀오거나, 중력이 강한 행성을 다녀오게 되면 지구에 있는 사람들보다 시간이 느리게 흘러 마치 미래로 이동했다고 느낄 수 있습니다.

하지만 이러한 일이 일어나기 위해서는 광속까지 얻는 추진력(에너지)이 필요하고, 광속에 비슷한 속력으로 이동하는 동안 외부와 충돌없이 안전하게 운행해야합니다. 그리고 중력이 강한 행성에 가기 위해서는 가는데 까지 필요한 연료와, 강한 중력을 견딜 수 있는 육체가 필요하죠. 그래서 영화에서는 쉽게 가능하지만 아직까지 현실에선 거의 불가능하죠.

Answer 2

타임슬립과 같은 시공간 초월은 현재까지 알려진 물리학적 원리와 법칙으로는 가능하지 않습니다. 현대 물리학에서 시공간은 상대성 이론에 따라 특별한 특징과 제한을 가지고 있습니다.

상대성 이론은 알버트 아인슈타인이 제시한 이론으로, 시공간은 질량과 에너지에 의해 곡률되는 4차원 구조라고 설명합니다. 이론에 따르면 물체의 속도가 근처에 있는 질량과 에너지의 분포에 의해 영향을 받으며, 빛의 속도는 일정합니다.

현대 물리학에서 타임슬립이 가능하려면 다음과 같은 물리학적 조건이 성립되어야 할 것으로 추정됩니다만, 현재까지 이러한 조건들은 확인되지 않았습니다:

1. 웜홀 존재: 웜홀은 시공간을 단축시키거나 뒤틀리게 하는 공간 구조로서, 두 지점 사이를 짧은 시간에 이동할 수 있게 합니다. 하지만 웜홀은 아직까지 이론적인 수준을 넘어서 실험적으로 입증되지 않았습니다.

2. 케릭터물질(Exotic Matter) 존재: 웜홀을 만들기 위해서는 케릭터물질이라고 불리는 음의 질량을 가지는 물질이 필요합니다. 하지만 현실적으로는 이러한 케릭터물질을 만들어낼 수 있는 방법이 아직 발견되지 않았습니다.

3. 시간 여행 가능성과 파라독스 회피: 타임슬립이 가능하다면 과거로 돌아간 사람이 자신의 과거 자신과 만나는 등의 불가능한 상황이 발생할 수 있으며, 이는 시간여행 파라독스를 초래할 수 있습니다. 이러한 파라독스를 해결하는 방안이 필요합니다.

상대성 이론과 양자역학에서는 시간 여행과 타임슬립이 현실적으로 불가능하다고 여겨지고 있습니다. 현재까지 시간 여행이나 타임슬립을 가능하게 하는 물리학적 원리는 미숙하고 미확립된 상태이며, 과학적으로 입증되지 않은 가설로 남아있습니다. 따라서 타임슬립과 같은 개념은 대부분 소설, 영화, 과학 현상탐구 등에서만 사용되고 있습니다.