[인천의 아침] 시공에 관한 단상

이흥우 해반문화사랑회 명예이사장

우리는 우주에 살고 있다. 우주의 시공, 시간과 공간은 한데 어울려 있다. 아인슈타인의 말처럼 빅뱅 한 점에서 우주가 시작돼 팽창하다 수축하든, 스티븐 호킹의 생각처럼 시작도 끝도 없이 순환하며 우주가 그냥 있든 ‘도덕경’에서 무(無)에서 유(有)가 나오듯, 천체 물리학자 알렉산더 빌렌킨의 ‘요동치는 진공’에서 우주와 반우주가 생겨났든 우리 우주는 생겨나 여기 있고 지금 인간이 살다 죽는다. 우린 이 우주의 변화를 시간과 공간이란 개념으로 표현한다. 2차원 평면좌표 위에 체적을 가름하게 하는 우주반경이란 공간 축과 실시간 축으로 빅뱅 이후를 그려볼 수도 있다.

우주에는 오직 변화만 있을 뿐이고 단지 ‘시공이 변화하는 사건’을 재는 척도로서 우리가 시간이란 개념을 공간과 비교해 쓸지라도 어쨌든 시공은 하나로 있다.

실제 우리 우주는 1차원의 시간과 3차원의 공간, 결국 시공 4차원의 세상으로만 존재한다. 시간 없이 공간만 있는 세상은 상상에서만 가능할 뿐 실제 세상에는 없다. 마찬가지로 공간 없이 시간만 있는 세상도 없다.

장자가 꿈을 꾼다. 꿈속에서 나비가 훨훨 날아다닌다. 장자가 꿈에서 깨어나 꿈에 본 나비가 자기인지, 나비를 회상하는 지금의 내가 장자인지 묻는다. 비록 꿈과 현실이 맞닿은 연결고리가 무엇인지 모를지라도. 그러나 꿈과 상상은 분명히 존재한다. 에너지를 써서 나오는 개념은 손바닥에 잡히지 않더라도 우리의 꿈과 상상 속에 확실히 있다.

시공은 한 덩어리다. 질량-에너지 보존의 법칙에 따라 에너지와 질량이 치환되듯 시간과 공간이 서로 치환되진 않지만 그래도 시간은 공간 속에 얽혀 있다.

공간은 부피가 다르다고 표시하고, 시간은 길이와 방향이 다르다고 표시한다. 시간이 한 방향으로만 흐르는가? 시작과 끝이 맞닿는 시간의 순환과 비슷한 맥락으로 호킹은 방향이 없는 허 시간을 새롭게 제안했다.

공상과학 영화 ‘인터스텔라’에서, ‘이상한 나라의 앨리스’의 토끼굴처럼 웜홀과 블랙홀을 통과해 새로운 행성을 탐사하고 은하계로 귀환한 주인공 쿠퍼는 자신보다 훨씬 늙어 버린 딸 머피를 만난다. 블랙홀과 엄청난 질량 옆에서 시공은 휜다. 지구에서의 생태적 시계는 빨리 갔고 우주 별에서의 시간은 천천히 갔다.

정작 우리는 허 시간에 살고 있는데 실시간에 있다고 착각한다는 호킹의 말처럼, 양자 도약의 순간 이동처럼, 꿈과 현실을 오가며 나비와 장자가 만나듯 상상과 현실 속에서 시간과 공간이 만나고 있다.

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