시간여행이 과학적으로 불가능한 이유가 궁금합니다

Question

불가능하다는 건 알지만 왜 불가능한지는 구체적으로 몰라서 문뜩 궁금해졌습니다. 과학은 완전히 문외한이라서요… 알기 쉽게 설명 부탁 드립니다 🙇‍♀️

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

한 가지 먼저 짚고 시작할게요. 시간여행이 무조건 불가능한 건 아니에요. 사실 미래로 가는 시간여행은 과학적으로 가능하다는 게 이미 증명돼 있어요. 정말 어려운 건 과거로 돌아가는 쪽이에요. 그래서 어느 방향이냐에 따라 이야기가 완전히 달라진답니다.

미래로 가는 건 아인슈타인의 상대성이론으로 설명돼요. 빠르게 움직일수록 그 사람의 시간이 천천히 흐른다는 거예요. 만약 빛에 가까운 속도로 우주선을 타고 다녀오면, 나에게는 1년이 지났는데 지구에는 10년이 지나 있을 수 있어요. 나는 사실상 지구의 미래로 건너뛴 셈이죠. 이건 상상이 아니라 실제로 확인된 현상이에요. 아주 빠르게 도는 입자의 수명이 늘어나는 게 관측됐고, GPS 위성도 이 시간 차이를 매일 보정하고 있거든요. 그러니까 미래 여행은 속도만 충분하면 원리적으로 가능한 거예요.

문제는 과거로 가는 거예요. 여기서 가장 유명한 걸림돌이 할아버지 역설이에요. 만약 내가 과거로 돌아가서 내 할아버지가 결혼하기 전에 사고를 막아버린다면, 우리 부모님이 태어나지 못하고 결국 나도 태어나지 못해요. 그런데 내가 태어나지 않았다면 과거로 돌아갈 나도 없으니, 할아버지를 막을 사람도 없어지죠. 그러면 나는 다시 태어나고요. 이 모순이 끝없이 돌고 도는 거예요. 원인과 결과가 뒤엉켜서 말이 안 되는 상황이 생기는 거죠. 과거 여행이 가능하다면 이런 논리적 모순을 피할 수 없다는 게 큰 문제예요.

물리 법칙 차원에서도 과거 여행은 벽에 부딪혀요. 이론적으로 웜홀이라는 우주의 지름길을 이용하면 과거로 갈 수 있다는 계산이 있긴 해요. 그런데 이 웜홀을 만들고 유지하려면 음의 에너지라는 특이한 물질이 필요한데, 이게 현실에 존재하는지조차 확인되지 않았어요. 설령 존재해도 엄청난 양이 필요해서 사실상 불가능에 가까워요.

그리고 시간을 거꾸로 돌리기 어려운 더 근본적인 이유가 있어요. 자연은 한쪽 방향으로만 흐르는 경향이 있거든요. 깨진 컵이 저절로 다시 붙지 않고, 퍼진 잉크가 저절로 한 점에 모이지 않잖아요. 무질서가 늘어나는 방향으로만 시간이 흐르는데, 과거로 간다는 건 이 흐름을 통째로 거스르는 거라 자연의 기본 성질과 어긋나요.

정리하면 미래로 가는 시간여행은 빠른 속도만 있으면 가능하지만, 과거로 가는 건 논리적 모순과 현실에 없는 조건, 그리고 시간이 한 방향으로만 흐른다는 자연의 성질 때문에 사실상 불가능하다고 보는 거예요. 완전히 금지됐다고 단정하긴 어렵지만, 적어도 지금 인류가 아는 물리학 안에서는 과거 여행의 문이 굳게 닫혀 있는 셈이랍니다 :)