우주와 시간의 관계

우주와 시간의 관계

 

 

 

1, 우주탄생 · 팽창과 시간의 화살

 

우주는 무의 상태에서 작은 1점이 초고온. 초고밀도가 되는 <빅뱅>에서 탄생하여 하나의 같은 방법으로 공간에서 시작하지만 팽창함에 따라 부분적으로 온도나 밀도가 내려가서 차차 별이나 은하가 탄생한다. 그 후 시간의 경과와 함께 팽창이 잘 진행되지 않고 시공이 꾸부러져서 금이 가고 깨지는 영역 곧 <블랙홀>이 만들어지기 시작한다.

이것은 우주 그 자체가 엔트로피의 낮은 질서였던 상태에서 생겨 적당한 속도로 팽창함으로써 저(低) 엔트로피 상태에서 고(高) 엔트로피 상태로 시간의 화살이 흘러감을 나타낸다.

이 적당한 속도의 우주팽창이야말로 마치 시간의 화살이 흐르는 궁극의 원인이고 모든 시간의 개념의 근원이라고 말해진다.

거꾸로 말하자면 우주공간의 시작과 시간의 시작은 동일하여 우주가 존속하는 한 시간은 계속된다. 혹시 우주팽창이 어느 날 수축으로 바뀌어 최종적으로 1점에 묶여 거두어지면 우주공간은 끝나고 그 때가 시간의 끝이라고 생각되고 있다.

출처=museum.seiko.co.jp

 

2, 타임머신은 실현 가능한가

 

현대 과학에서는 미래에로의 여행은 광속에 가까운 속도로 우주여행을 하고 지구로 돌아오면 좋으므로 기술적인 문제는 어떻든 원리적으로는 가능하다는 입장을 취하고 있다.

문제는 시간의 화살을 거꾸로 미래에서 과거로 되돌아올 수 있는 시간여행이다.

몇 사람의 연구자가 이 테마를 연구하여 몇 가지의 설을 발표하고 있으므로 대표적인 설 2가지를 소개한다.

출처=museum.seiko.co.jp

 

3, 킵손 박사의 <웜홀>이론 등

 

블랙홀과는 정반대로 물질을 계속 토해내는 우주 공간의 균열된 곳을 화이트홀이라고 한다. 흡입구인 블랙홀과 이 토해내는 출구(토출구)인 화이트홀이 이어진 시공의 벌레가 뜯은 구멍을 <웜홀>이라 부르고 있다. 원홀 안에는 중력이 매우 강하기 때문에 시간의 진행이 매우 느려서 이동시간이 거의 영이 된다고 한다.

미국의 저명한 물리학자 킵손은 1988년에 실제의 우주에서는 매우 먼 거리에 있는 2점이 이 웜홀의 구멍 안을 통과함으로써 순시로 이동할 수 있으므로 실제의 시간의 경과보다 빨리 이동이 가능하다. 이것은 과거에 거슬러 올라갈 수 있다는 것이라고 하는 논문을 발표하였다.

또 이어서 1991년에 그 이론에 기초하여 미국의 리차드 고트（John Richard Gott III 、1947년 -미국의 이론물리학자. 프린스톤대학 교수) 박사가 <우주 끈>이라는 물체를 이용한 시간여행 이론을 발표하였다.

폭이 원자핵보다 작은 1Cm당 10톤을 당할 수 있는 끈 모양의 물체가 아광속으로 우주를 떠돌고 있어서 이 강력한 중력이 주위의 시공을 꾸부린다는 것이다. 이 꾸부림으로 같은 모습으로 과거로의 시간여행이 가능하다는 논문이었다.

어느 것이나 물리학의 이론상으로는 성립할 수 있다는 것만으로 실제로 그것이 존재하고 기술적으로 실현 가능한지 어떤지는 더 연구가 필요하다.

===* 킵손(Kip Stephen Thorne、1940년 6월 1일 - ）미국의 이론물리학자, 존 아취볼드 훨러John Archibald Wheeler, 1911- 2008）의 제자로 중력이론이나 상대론적 우주론 분야에 공헌함.===

===*웜홀 (wormhole) 시공구조의 위상기하학으로서 생각할 수 있는 구조의 하나로 시공의 어느 1점에서 다른 떨어진 1점으로 직결하는 공간영역에 있는 터널 같은 터진 길이다.===

출처=museum.seiko.co.jp

 

4, 인과율과 대체우주(parallel world）

 

유명한 우주물리학자인 스티브 호킹박사도 많은 시간여행부정론자의 한 사람인데 그들이 그 근거로 하는 것은 <원인이 있어서 처음으로 결과가 생긴다.>고 하는 자연과학의 근본원리=인과율이다.

곧 영화의 한 광경처럼 누군가가 시간여행으로 과거로 돌아와 역사를 바꾸어버린다면 현재까지 바뀐다고 하는 인과율에 기초하는 시간의 패러독스에 대하여 그것을 뒤집을 유효한 이론이 약하기 때문에 과거에로의 시간여행은 할 수 없다는 것이다.

과거에로의 시간여행이 긍정론자 중에는 이 인과율에 대하여 양자역학이라는 미크로 세계의 이론으로 <대체우주>라는 사고방식을 취하여 설명하고 있는 예도 있다.

과거로 돌아가서 역사를 바꾸는 경우 그 시점에서 자신이 온 미래와는 다른 세계로 다른 미래가 평행하여 전개된다고 하는 것인데 소립자 같은 작은 질량의 세계의 이론을 전 세계에 대입하는 것은 꽤나 난폭한 일이 아닌지 모른다.

=====*대체 우주 (代替宇宙/parallel world）

평행우주 또는 패러렐 월드는 어떤 우주에서 분기하여 그에 병행해 존재하는 또 다른 우주를 의미한다. 자신이 살고 있는 세계가 아닌 평행선상에 위치한 다른 세계이다. 다중 우주는 여러 개의 우주가 있다는 이론이지만, 평행우주는 동일한 차원의 우주만을 의미한다. 차원은 다르지만 같은 세계. 위키백과=====

출처=museum.seiko.co.jp

 

5, 우주의 시간과 우주의 시계

 

현재 지구의 시간은 지구의 자전을 이용한 천체의 일주운동의 관측이 아니라 각GPS위성에 탑재되어 있는 원자시계가 찍는 틀림이 10억분의 1초 이하의 초고정확도의 고유시를 비교하여 국제원자시라 하여 정해져있다.

한편 태양계 외에서는 밀리 초(1000분의 1초) 단위로 규칙 바른 전파, 엑스선 등의 전자파(파르스)를 내는 중성자성(中性子星)이 관측되고 있어서 그것들을 밀리 초 펄사라 부르고 있다. 특히 「PSR1937＋21」라 불리는 밀리 초 펄사는 펄사 주기가 약 1.6 밀리 초로 안정되어 있어서 주기의 흔들림은 100조분의 1가까이까지 달하고 있는 듯하다.

그에 따라서 현재의 국제원자시를 밀리 초 펄사로 보정하는 연구 곧 원자시계보다도 다시 정확한 펄사시계의 연구개발도 시작하고 있다.

현재는 지구에 사는 인간에게 형편이 좋도록 지구상의 국제 원자시를 태양계 전체의 좌표시로 하여 취급하고 있는데 본래 넓은 우주공간에서는 혹성의 상대적인 위치에 따라 화성이나 목성 등의 고유시의 진행 방법은 다를 터이다.

금후 인류의 우주공간에로의 활동영역이 넓어지고 화성이나 목성으로 빈번하게 다니게 되면 그들 혹성용으로 지구의 좌표축과는 새롭게 원자시계나 펄사시계의 주파수를 조정한 화성용 시계, 목서용 시계가 필요하게 될는지 모른다. 혹은 태양계의 혹성을 균등하게 생각한 시간 곧 지구표준시가 아니라 새로운 <태양계표준시>를 만든다는 의론이 나올는지 모른다.

=====*펄사（pulsar）펄사상의 가시광선, 전파, 엑스선을 발생하는 천체의 총칭。====

출처=museum.seiko.co.jp