중력이란 물체끼리 서로 끌어당기는 힘입니다. 지구상의 모든 물체는 이 중력이라는 힘 아래 놓이게 됩니다. 우리 몸 또한 마찬가지죠. 하지만 시간만은 예외입니다. 사람들이 사는 공간인 지구에서는 항상 일정한 속도로 움직이는 시계바늘 덕분에 1초라는 시간 간격이 유지됩니다. 그러나 우주공간처럼 진공상태이거나 블랙홀 주변처럼 시공간이 휘어진 곳에서는 이러한 규칙이 깨지게 됩니다.
이번 포스팅에서는 일상생활 속에서 쉽게 접할 수 있는 예시들을 통해 왜 그런 현상이 일어나는지 알아보겠습니다. 우주정거장에서의 하루는 지구에서와 어떻게 다를까요? 우주의 무중력 상태에서는 지상에서처럼 물건이 떨어지지 않습니다. 따라서 식사시간마다 음식물을 식탁 위에 올려놓아야 하는 번거로움이 없습니다.
반면 화장실 이용 시 불편함이 따릅니다. 볼일을 본 후 변기 물을 내리면 공중으로 흩어지기 때문에 매번 다시 채워 넣어야 합니다. 샤워 역시 쉽지 않습니다. 머리를 감거나 세수를 하면 사방으로 물방울이 튀고 바닥에 떨어진 물은 금세 증발하기 때문이죠. 이렇게 우주의 무중력 상태에서는 생활하는데 많은 제약이 따르게 됩니다.
블랙홀 근처에서는 시간이 느리게 간다는데 어떤 원리인가요? 일반상대성이론에 따르면 질량이 큰 물체 주위에서는 시공간이 휘어집니다. 이때 빛마저도 휜 시공간을 따라 움직이기 때문에 멀리 떨어져 있는 관찰자에게는 마치 느려진 것처럼 보입니다. 이것이 바로 ‘시공간의 왜곡’이며 이를 증명하듯 아인슈타인은 “빛조차 빠져나올 수 없는 검은 구멍”이라 표현했습니다. 즉, 블랙홀 가까이에서는 시간이 천천히 흐르는 것처럼 보이는 것이지요.
지구에서도 관측되는 쌍둥이 패러독스란 무엇인가요? 쌍둥이 패러독스는 두 개의 태양이 뜨는 행성계에서만 발생하는 특수한 현상입니다. 예를 들어 A행성 B행성이 있다고 가정하면, 한 쪽 행성의 공전주기가 다른 쪽 행성의 공전주기보다 짧습니다. 만약 한쪽 행성에만 생명체가 살고 있다면 짧은 주기 동안 진화해서 자손을 남길 수 있지만, 양쪽 모두에게 동일한 시간이 주어진다면 둘 중 누구도 번식활동을 할 수 없게 됩니다.
그래서 과학자들은 각각의 행성에 존재하는 생물종(種)수를 비교하며 누가 먼저 태어났는지 판단하곤 합니다. 우리가 살고있는 지구는 약 70% 이상이 물로 이루어져있어요. 우리 몸에서도 물의 비율이 무려 60%나 차지한다고 하니 얼마나 많은 비중을 차지하는지 알 수 있죠. 이렇게 대부분의 물질들이 물로 구성되어있기 때문에 생명체에게 있어서 물은 아주 중요한 요소랍니다.
하지만 이 세상 모든 물체는 서로 끌어당기는 힘인 ‘중력’이라는 성질을 가지고 있고, 이를 거스르는 일은 불가능하답니다. 그렇다면 시간여행 역시 불가능할까요? 시간여행이란 무엇인가요? 시간여행은 말 그대로 미래 또는 과거로 여행을 가는 것을 의미해요.
현재 과학자들은 빛의 속도만큼 빠르게 이동하면 시간여행이 가능하다는 이론을 세우고 연구중이랍니다. 만약 이것이 실현된다면 영화 <인터스텔라>처럼 먼 미래로의 여행뿐만 아니라 가까운 과거로의 여행도 가능해질지도 몰라요. 과거로 돌아갈 수 있다면 언제로 돌아가고 싶나요? 저는 개인적으로 초등학교 1학년 때로 돌아가고 싶어요.
그때 공부를 열심히 했더라면 지금쯤 좋은 대학에 다니고 있지 않을까 하는 생각이 드네요. 물론 저는 이미 늦었으니 여러분이라도 늦지 않기를 바랄게요. 미래로 갈 수 있다면 언제로 가고싶나요? 저는 고등학생 때 수능시험을 보지 않고 다른 길을 선택했을 거 같아요.
조금 돌아가더라도 내가 하고 싶은 일을 하면서 사는 게 훨씬 보람차고 즐겁지 않을까요? 과학기술이 발전하면서 인간의 수명 또한 늘어나고 있지만, 여전히 사람들은 자신의 삶을 되돌아보며 후회하곤 해요. 특히 어린 시절 친구들과 뛰어놀던 추억들을 떠올리면 더욱 그렇죠. 앞으로는 좀 더 다양한 경험을 하며 후회없는 삶을 살았으면 좋겠어요.
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