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시간의 물리학

: SF가 상상하고 과학이 증명한 시간여행의 모든 것

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품목정보

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발행일 2024년 04월 01일
쪽수, 무게, 크기 216쪽 | 344g | 135*210*17mm
ISBN13 9791170871194

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시간팽창 효과는 수많은 SF의 기반이 되었고, 미래를 향한 일방통행식 시간여행의 수단으로 주목을 받았다. …… 그러나 시간팽창 효과는 ‘그저 SF’가 아니다. 스위스 제네바의 유럽입자물리연구소(CERN)에 있는 가속기나 캘리포니아의 길이 3킬로미터에 달하는 스탠포드 선형가속기(SLAC) 같은 대형 입자가속기가 수명이 짧은 소립자들을 대상으로 수행한 연구에서 시간여행과 가장 밀접하게 관련된 실험 결과들이 나왔다. …… 어떤 의미에서는 미래로 짧은 시간여행을 했다고나 할까. 정지 프레임에서의 수명이 1000만 분의 1초인 입자의 경우, 광속의 13분의 12에 달하는 속도로 움직인다면 붕괴하기 전까지 30미터에 조금 못 미치는 거리를 이동할 수 있다. 그러나 시간팽창 효과 때문에 그 입자는 그보다 2.6배 더 긴 거리, 그러니까 70미터를 조금 넘는 거리를 이동한다.
---「1단계: 시간과 공간은 유연한 시공간을 구성한다」중에서

운동은 공간을 수축시키고 시간을 팽창하게 한다. 4차원 시공간에서 중요한 것은 이 둘의 조합인데, 이는 연장(extension)이라고 불린다. 어떤 물체의 연장은 그것이 어떤 식으로 움직이든 불변한다. 시간과 공간은 개별적으로 왜곡되더라도 말이다. 손에 쥔 막대기를 벽 앞에서 이리저리 움직일 경우, 벽에 비치는 막대기 그림자의 모양이 변해도 막대기의 실제 길이는 변하지 않는 것과 비슷한 이치다. 같은 맥락에서, 시간팽창과 길이수축은 시공간에서 이리저리 움직이는 연장이 시간과 공간에 떨어뜨리는 그림자라고 할 수 있다. (민코프스키의 말을 떠올려보라!)
---「1단계: 시간과 공간은 유연한 시공간을 구성한다」중에서

스마트폰이 당신의 현 위치를 몇 미터 단위까지 정확하게 알려줄 수 있는 것은 일반상대성이론이 예측하는 시간팽창 효과를 감안해서 계산을 수행하기 때문이다. 시공간은 실제로 유연하고, 시간팽창 효과는 현실이다.
---「1단계: 시간과 공간은 유연한 시공간을 구성한다」중에서

이 결과는 200년 이상 물리학계를 지배해온 뉴턴역학에 정면으로 위배되므로, 결국 뉴턴과 맥스웰 중 한 사람은 틀렸다는 이야기가 된다. 여기서 아인슈타인의 천재성을 엿볼 수 있다. 수정해야 하는 것은 맥스웰 방정식이 아니라 뉴턴역학의 법칙들이라는 사실을 깨달았다는 것이다. 그 뒤에 일어난 일들은 누구나 알다시피 역사가 되었다.
---「3단계: 빛보다 빨라지면 시간을 거슬러 오른다」중에서

양자역학의 법칙을 태양의 중심의 조건에 대입해보니, 양성자들이 터널링을 통해 서로를 가로막는 장벽을 넘을 수준까지 근접할 수 있는 온도와 정확히 일치했다. 태양의 중심에서 핵융합 반응이 지속될 수 있었던 것은 양자 터널링 덕이었던 것이다.
---「4단계: 빛은 빛보다 빠르게 움직일 수 있다」중에서

단순화해서 말하자면, 블록우주 개념은 지금까지 존재했거나 앞으로 존재할 모든 것은 ‘언제나’ 그곳에 존재한다고 주장한다. 다세계 해석은 지금까지 존재했거나 앞으로 존재할 모든 우주는 ‘언제나’ 그곳에 존재한다고 주장한다.
---「8단계: 시간을 옆으로 이동하기」중에서

스몰린은 이런 설명을 단순한 비유 이상의 것으로 간주했다. 우리 우주처럼 블랙홀을 쉽게 생성하는 우주는 수많은 아기 우주를 낳을 것이고, 그런 아기 우주들이 물려받은 속성은 멀티버스에 넓게 분산되는 결과로 이어질 것이기 때문이다. 블랙홀을 쉽게 만들어내지 못하는 우주는 많은 자손을 남기지 못하므로 수 자체가 적다. 스몰린은 우리 우주가 이런 종류의 진화론적 과정의 산물이며 다른 우주에 있는 블랙홀이 붕괴하면서 생겨났을지도 모른다고 지적했다. 한편 이런 논리는 호일과 도이치와 바버가 제시한, 시간이 존재하지 않는 블록우주의 개념과도 일맥상통한다.
---「8단계: 시간을 옆으로 이동하기」중에서

웰스는 《타임머신》뿐만 아니라 《우주 전쟁》(1898), 《모로 박사의 섬》(1896), 《투명 인간》(1897) 등의 고전들을 통해 근대 SF의 초석을 쌓은 것으로 평가받는다. 그에 대한 학술적 연구는 주로 과학 로맨스[Scientific Romance]의 형식을 빌려 빅토리아 시대의 사회상을 예리하게 비판한 문명 비평가로서의 활동에 초점을 맞춘 문화사적인 담론이지만, 이 책 《시간의 물리학 : SF가 상상하고 과학이 증명한 시간여행의 모든 것》 은 웰스가 처음 제시한 시간여행의 가능성 또는 불가능성을 아인슈타인의 상대성이론의 입장에서 극명하게 탐구했다는 점에서 관련 서적 중에서도 매우 특이한 위치를 점하고 있다. 특히 웰스 이후에 발표된 영어권의 주요 시간여행 소설들을 예로 들어 독자의 이해를 돕고 있다는 점이 독특한데, 20세기 SF의 사고실험과 첨단과학을 구사한 시간 연구가 불가분의 관계에 있다는 사실을 감안한다면 이것은 (적어도 현시점에서는) 선택이라기보다 필연에 가깝다.
---「옮긴이의 말」중에서

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