시간이란 무엇인가?

시작하며
우리는 하루하루 시간에 쫓기며 살아가고 있다. 우리는 하루에도 몇 번씩 시계를 쳐다보며 시간을 확인하고 자기자신을 시간에 맞추어 생활하고 있다. 그러나 정작 우리는 시간에 대해서 알고 있는 것은 그리 많지 않다. 아니 아마도 시간이 무엇인가에 대해서 크게 생각조차 하지 않았을지도 모른다. 시간이란 너무나도 알쏭달쏭하고 애매모호하다고 할 수 있으며 그것에 대한 정의 또한 쉽지 않으리라 생각된다. 자 어쩌면 알쏭달쏭하고 어찌 보면 재미있는 시간의 세계로 빠져보도록 하자.

1. 절대시간과 절대공간
영국의 물리학자 아이작 뉴턴은 모든 것과 무관하게 그것 자체로 존재하고, 우주의 어디에서나 똑같이 흐르는 시간을 ‘절대시간’이라고 불렀다. 또한 뉴턴은 절대 시간과 마찬가지로 누구와도 관계 없이 그것 자체로 존재하는 부동의 공간을 ‘절대 공간’이라고 불렀다. 어떻게 보면 현재의 우리들에게도 가장 익숙하게 와 닫는 이야기라고 할 수 있으며 아인슈타인의 상대성이론이 나오기 전까지 절대시간과 절대공간의 개념은 진리로 받아졌다. 현재도 우리는 절대시간과 절대공간의 개념 속에서 살아가고 있다. 우리는 매일매일 시계를 보면서 절대시간을 확인하고 자동차GPS를 보면서 거리(절대공간)를 확인하며 살아가고 있으니 말이다.

우리가 현재사용하고 있는 절대시간의 기본단위 “초(sec)”
1초의 정의: 세슘 원자를 조금 불안정한 상태로 만드는 데 필요한 전자기파의 파동 수를 세어서, 9192631770회전하는 데 필요한 시간을 1초로 정의한다. 현재 시간의 기준으로 사용하는 국제 원자시는 전 세계에 있는 200대 이상의 원자시계가 알리는 시간을 평균해서 결정하고 있다.

우리가 현재사용하고 있는 절대거리의 기본단위 “미터(m)”
1미터의 정의: 진공에서 빛이 299792458분의 1초동안 간거리로 정의한다.



2. 상대적 시간
빠른 속도로 운동하는 물체는 시간의 흐름이 느려진다. 절대진리라고 믿어졌던 절대시간과 공간의 개념은 아인슈타인의 등장과 함께 큰 전환점을 맞게 된다. 당시에 가히 혁명적이라고 할 수 있는 상대성이론이 등장이 그것이다. 상대성이론에 따르면 빠르게 운동하는 물체의 시간은 상대적으로 멈춰있는 물체보다 시간의 흐름이 느려진다고 한다. 아래의 표.1.을 보면서 상대적으로 어느 정도 시간이 느려지는지 확인해보도록 하자.
표. 1. 상대성이론에 의한 속도변화와 시간의 느려짐과의 관계
속도 시간의 느려짐
우주선 (빛의 속도의 90%) 1초당 0.56초
우주왕복선 마족1호 (시속 1만km) 1초당 100억분의 1초
KTX (시속 200km) 1초당 100조분의 2초
꼼짝하지 않고 컴퓨터를 하는 당신 없음

표.1.에서 확인했듯이 KTX를 타고 출장을 다녀온 당신의 동료가 당신보다 무려 1초당 100조분의 2초를 젊게 살고 있다는 걸 확인할 수 있다. 이 얼마나 놀라운 일인가! 같은 지구에서 함께 살아가고 있는 우리들이지만 사실은 다른 시간과 공간에서 살아가고 있다는 것이다. 부지런히 움직이고 운동도 하는 친구에 비해서 꼼짝하지도 않고 컴퓨터만 주구중창 하는 당신~! 당연히 친구보다 늙어 보이는 것은 당연한 것이다. (실제로 당신이 더 많은 시간을 사용했기 때문이다.). 그렇다 젊어지고 싶다면 부지런히 움직여야 하는 것이다.



3. 엔트로피와 시간의 흐름
우리가 사는 자연계는 과거와 미래를 명확히 구별하는 시간의 흐름이 존재한다. 과거에서 미래를 향한 거꾸로 되돌아갈 수 없는 시간의 방향성을 가지며 그것을 시간의 화살이라 한다. 시간의 화살 즉 시간의 흐름은 엔트로피의 증대법칙을 따르게 된다. 처음에는 질서정연이 있었던 물체들이 시간이 지나게 되면 무질서하게 된다는 것이다. 이것은 어쩌면 시간을 이해하는데 매우 중요한 개념이라고 할 수 있겠다. 우리가 만약 람보비디오를 보고 있다고 생각해보자. 그 비디오를 거꾸로 틀었다면 우리는 그비디오가 거꾸로 틀어졌는지 아닌지 어떻게 인식할 수 있겠는가? 그렇다 엔트로피가 무질서한 방향으로 가는 것을 이용해서 인식할 수 있다. 람보가 쏜 화살에 의해서 헬기가 재조립되는 현상은 엔트로피가 무질서한 방향으로 가는 것과는 반대되는 일이기 때문이다. 아래의 웹툰을 보면 좀더 쉽게 이해할수 있을거라 생각된다.
http://comic.naver.com/webtoon/detail.nhn?titleId=70046&no=69&weekday=thu

4. 심리학적 시간
인지심리학을 연구하는 일본의 야마구치대학 공학부교수 이치카와 마코토 박사는 어렸을 때는 새롭게 경험하는 이벤트가 많아서 시간이 길게 느껴진다고 생각한다.(새로운 경험에 대한 정보가 늘어남) 어른이라도 해외 여행등의 신선한 체험을 많이 하면 쌓아 두어야 할 정보가 늘어난다. 그 경우에는 나중에 되돌아보면 시간이 길게 느껴지는 것으로 생각된다고 한다.

-참고문헌-
일반물리학 (제6편 현대물리학) R.Wolfson (2002)
시간이란 무엇인가(개정판)(NEWTON HIGHLIGHT) (2005)
http://navercast.naver.com/science/list