시간은 흐르지 않는다

(카를로 로벨리, 쌤앤파커스)

오래 전 삼풍백화점이 무너졌을 때 일이다. 거의 보름 동안 생존한 사람이 있었는데 그 사람은 시간이 얼마나 흘렀는지 전혀 감지하지 못했다고 한다. 어둠 속에서 아무런 변화 없이 계속 있다 보니 시간의 흐름을 느끼지 못한 것이다. 이 사건을 보면서 '시간이란 무엇일까'란 생각을 해보게 되었다. 생각한 가설은 '시간은 사건의 연속'이 아닐까 하는 것이었다. 여러 사건이 계속 일어나기 때문에 시간이란 걸 느끼는 것이란 생각한다. 우리는 살면서 시간이 흐른다고 생각한다. 나이와 비례해서 시간은 빨라진다고도 한다. 그래서 흐르는 시간을 표현할 때 유수(流水), 흐르는 물과 같다고 한다. 물리학자가 아닌 철학자 또는 일반인들이 생각하는 시간은 어떤 것일까? '제2의 스티븐 호킹'이라 불리는 이론 물리학자, 카를로 로벨리의 <시간은 흐르지 않는다>를 소개해본다. 우선 시간의 사전적 의미를 찾아보면,

시간(時間)은 사물의 변화를 인식하기 위한 개념이다. 세월(歲月) 또는 광음(光陰)이라고도 한다. 과거, 현재, 미래로 이어지는 명백히 불가역적인 연속 상에서 발생한다. 시간은 물질 운동의 계기성(繼起性)의 연관이며 물질의 어떠한 운동에도 불가결한 물질 자신의 측면이다. 시간은 한때 예로부터 자주 마음 쪽에 근거를 갖는 것으로 생각되기도 했다(칸트도 시간을 직관의 형식으로 보았다). 시간은 1차원의 불가역성이 그 특징이며 3차원의 공간과 불가분한 통일을 이루어 4차원의 시간과 공간을 구성하고 있다. ~중략~ 성서에 나타나는 순환적 시간은, 신과 인간의 관계가 일정한 순서와 리듬에 따라 진행되고, 반복되는 것을 의미한다. 성서에서 신은, 정의와 조화와 행복의 세계를 창조하신다. 그러나 인간이 저지르는 온갖 불의와 죄악에 의해 조화로운 세상에 불협화음이 생기게 된다. 신은 죄악으로 율법을 어긴 인간을 심판하고, 인간은 자신의 죄악을 참회하여 인간 사회를 다시 질서 있는 사회로 되돌린다. 조화로운 신의 세계에서 인간이 타락하고, 심판 받고, 다시 복권하는 과정이 계속해서 반복되는 것이 성서에 나타난 순환적 시간관념이다. 카인과 아벨의 이야기, 에덴동산에서 아담의 유혹, 노아와 홍수, 바벨탑 등, 성서에 나오는 모든 이야기들은 이러한 순환적 흐름의 일부이다.  (위키피디아) 시간은 참 복잡하다. 물리학, 성서, 심리학, 인도 등 각각이 정의하는 시간들이 있지만, 좀 더 물리학 관점에서 시간을 알아보자. 

Carlo Rovelli(카를로 로벨리), 이탈리아 태생의 세계적인 이론 물리학자. 양자이론과 중력이론을 결합한 '루프양자중력'이라는 개념으로 블랙홀을 새롭게 규명한 우주론의 대가로, '제2의 스티븐 호킹'이라 평가받는다. 1981년 볼로냐대학교에서 물리학 학사와 석사 학위를 받고, 1986년 파도바대학교에서 박사 학위를 받았다. 현재 프랑스 엑스마르세유대학교 이론 물리학센터 교수이자 프랑스 대학연구협회 회원으로 활동하고 있다. 지은 책으로는 <모든 순간의 물리학>, <보이는 세상은 실재가 아니다>, <만약 시간이 존재하지 않는다면?> 등이 있다. 2014년 이탈리아에서 <모든 순간의 물리학>이 첫 출간된 이후 그의 책들은 종합 베스트셀러에 올랐고, 영국, 미국, 프랑스, 일본을 비롯한 전 세계에서 번역되어 130만 부 이상의 판매고를 기록한 바 있다. 이는 과학책으로 유례없는 기록이다. 카를로 로벨리는 이 책에서 우리를 '시간이 없는 우주'로 이끈다. 우주라는 공간에서는 시간이라는 변수가 없고, 과거와 미래의 차이도 없고, 때때로 시공간도 사라진다. 우리가 알고 있던 세상의 기본 구조, 과거, 현재, 미래 순서로 흐르는 사건, 모든 사람에게 동등하게 느껴지는 세월의 속도도 산산조각 난다. 지금 이 순간에도 '흘러가고' 있는 시간은 사실 연속된 '선'이 아니라 흩어진 '점'이다. 이 믿기 힘든 놀라운 이야기들, 시간의 본질에 대한 신비로운 내용들은 그가 평생을 바친 이론 물리학 연구의 핵심이다. 이 책에서 그는 지금껏 현대 물리학이 시간에 대해 알아낸 성과 위에서, 시간을 더 잘 이해하기 위해 걷고 있는 수많은 시도들, 또한 여전히 알아내지 못한 것 그리고 예상 가능해 보이는 거의 모든 것들에 대해 이야기한다.(교보문고)

목차는 다음과 같다.

들어가는 말

1부 시간 파헤치기

01 유일함의 상실

02 방향의 상실

03 현재의 끝

04 독립성의 상실

05 시간의 양자

2부 시간이 없는 세상 

06 사물이 아닌 사건으로 이루어진 세상

07 문법의 부적당함

08 관계의 동역학

3부 시간의 원천

09 시간은 무지

10 관점

11 특수성에서 나오는 것 

12 마들렌의 향기

13 시간의 원천

14 이것이 시간이다

옮긴이의 말

시간이 흐른다는 건 실제 어떤 의미일까? 우리가 알고 있는 시간이란 대체 무엇일까? 우리의 삶은 시간에 지배를 받는다 해도 과언이 아니지만 생각보다 우리는 시간에 대해 아는 것이 많지 않다. 다만 지금까지 밝혀진 시간에 관한 속성을 꼽아보자면, 시간은 어디에서나 균일하게 흐르지 않다. 위치에 따라 시간의 속도가 달라진다는 것은 이미 증명되었다. 매우 미세하지만 평지보다는 산에서 시간이 더 빨리 흐른다. 산에 사는 사람은 평지에 사는 사람보다 빨리 늙는다. 지구를 포함해 모든 물체는 주위 시간을 더디게 만드는데, 산이 평지보다 지구의 중심과 더 멀리 떨어져 있기 때문이다. 움직이는 친구의 시간이 멈춰 선 친구에 비해 시간이 느리게 흐르는 것, 비행 중인 시계는 지상에 있는 시계에 비해 천천히 흐른다는 것도 사실이다. 시간이 질량뿐만 아니라 속도 때문에도 늦춰지기 때문이다. 물체가 떨어지는 것도 사실 시간의 지연 때문이다. 시간이 동일하게 흐르는 곳, 예를 들어, 행성 사이 공간에서 물체는 추락하지 않고 떠있다. 지구 표면에서의 물체는 시간이 느리게 흐르는 쪽으로 향한다. 시간의 지연을 관찰하기는 어렵지만 시간의 지연이 물체를 떨어지게 하고 두 발을 땅에 딛게 한다. 무려 한 세기 전에 아이슈타인은 이런 사실을 발견했었다. 또 시간은 탄력적이다. 몇 시간이 몇 분처럼 날아가기도 하고, 몇 분이 수백 년처럼 느리게 흘러 답답할 때도 있다. 인간은 수 세기 전 시간을 하루 단위로 나누었다. 시간이란 말은 인도유럽어로 '나누다'란 뜻의 di나 dai에 뿌리를 두고 있다. 여름에는 시간이 길고 겨울에는 짧다. 13세기 유럽에서는 기계식 시계를 통해 일상을 조율하기 시작했다. 종탑에 자리 잡은 시계가 공동체 생활에 리듬을 부여한 것이다. 시계의 유용함은 모두에게 같은 시간을 표시해준다는 것이다. 어느 곳이든 시간이 같아야 한다는 생각은 현대에 생긴 개념입니다. 예전에는 해가 가장 높이 떠올랐을 때를 정오로 규정했었다. 이 해시계를 기준으로 누구나 볼 수 있는 종탑의 시계를 맞췄다. 19세기 전신을 발명하고 기차가 일반화되면서 시간의 중요성이 커졌고 시간을 잘 맞추는 것이 중요해졌다. 역마다 시간이 다르면 불편하기 때문이다. 이런 불편 해소를 위해 전 세계적으로 시간을 표준화했다. 

Andre Derain, Big Ben, 1906, Oil on canvas파리 퐁피두센터 트루아현대미술관 소장. 

영국에 철도가 부설되면서 여러 지역 시간을 맞출 필요가 생겼다. 표준시 개념이 이때 만들어졌다. 영국 런던의 시간을 표준으로 세계의 시간이 맞추진 게 1884년의 일이다(1884년, 미국 워싱턴에서 열린 회의에서는 그리니치 표준시가 세계 시각의 기준으로 결정). 이제 신분이 무엇이든 어디에 살든 하루 24시간의 표준화된 시간체계 속에 살아가게 된 것이다. 영국 의사당 한 모퉁이에 있는 빅벤(Big Ben)에서 15분마다 울려 퍼지는 종소리가 세계 시간의 기준점이다.(출처 : 내 삶의 심리학 mind(http://www.mind-journal.com) - 산업화의 신호가 되었다.

시간에 대한 생각은 계속 변화해 왔다. 아리스토텔레스는 "시간은 변화의 척도다. 시간은 사물 변화에 맞춰 우리의 상황을 규정하는 방식이자 날짜의 변화와 계산에 맞춰 우리 자신을 위치시키는 방식이므로, 아무것도 변하지 않으면 시간은 흐르지 않는 것이다. 그런데 뉴턴의 생각은 달랐다. 사물 변화와 상관없이 시간은 흐른다. 사물이 멈추고 영혼의 움직임마저 얼어붙어도 "진짜 시간은 냉정하게 흐른다" 즉 아무 변화가 없을 때도 흐르는 시간이 있다는 것이다. 어느 게 옳을까? 사물의 변화를 측정하는 수단? 아니면 사물과 상관없이 자체적으로 흐르는 절대적 시간? 이 둘을 아인슈타인의 연구가 통합하고 있다. "시공간이 중력장이고, 중력장은 시공간이다. 물질이 없어도 자체적으로 존재하는 무언가 있다. 이 세상은 캔버스들의 층으로 뒤덮여있는데 그 중 하나는 중력장이다. 질량이 큰 물체 근처에서 시계가 느려지는 이유는 그곳에 더 많은 중력장이 있기 때문이다. 중력장은 탄력성이 뛰어난 거대한 종이와 같다" 

그런데 시간은 어디에서 온 것일까? 즉 우리 마음속에 자리하고 있는 과거와 미래의 차이, 그건 어디서 비롯되는 걸까? 저자는 시간의 원천을 설명하기 위해 엔트로피의 개념을 적용한다. 엔트로피의 증가가 우리가 경험하는 시간의 흐름이라는 것이라 한다. 엔트로피는 자연 물질이 변형되어 원래로 돌아갈 수 없는 현상, 즉 무질서도를 말하는데, 우주 탄생 초기에는 엔트로피가 낮았지만 이후 지속적으로 증가하고 있다는 사실은 시간이 흐르고 있음을 의미한다. 다만 시간이 일관된 방향으로 흐른다는 생각은 잘못된 통념이다. 인간은 과거-현재-미래를 연속된 하나의 '선'으로 인식하지만, 저자에 의하면, 우주에는 단일한 선이 아닌 무수히 흩어진 '점'으로서의 시간만이 존재할 뿐이라고 말한다. 과거-현재-미래로 시간을 구분하는 것은 무의미한 일이라는 한다. 이 책의 원제는 '시간의 질서'인데, 사실 이 제목은 역설적 의미이다. 시간은 정연한 순서와 질서를 품고 있는 듯 보이지만 이건 우리가 사는 지구라는 행성의 특수한 양상일 뿐 우주의 본질과는 무관하다는 것이다. 우주 본래의 원초적 시간에는 순서나 질서, 이를 바탕으로 한 흐름이 없다는 게 저자의 설명이다. 시간은 단지 물질들이 만들어내는 사건들 간의 관계, 이 관계들의 동적인 구조에 나타나는 양상일 뿐이라는 것이다. 

한편 엔트로피 개념을 생각하면, 엔트로피는 계속 증가하는 방향으로 진행된다고 한다. 그러면 엔트로피의 증가의 반대 방향(과거)으로 시계를 거꾸로 돌린다면 무슨 상태가 될까? 엔트로피가 낮은 상태이다. 엔트로피가 낮아 ‘0’인 상태는 무엇일까? 여전히 과학에서 풀지 못하는 부분이 남아 있다. 이것이 창조라는 개념으로 해석될 수 있을 것이다. 과연 시간의 본질에 어떻게 다가가야 할지 고민해 볼 필요가 있는 듯하다. (일반인으로서)

김종일 대표 ((주) 비앤에이치웍스)​