양자 세계의 시간 역설: "토니 소프라노(Tony Soprano)"도 시간 여행을 할 수 있을까?

시간의-너털.jpg — ▲ Todd Trapani의 사진 이미지를 시간의 역설이라는 그래픽으로 제작하였다. [사진=Todd Trapani]/그래픽=ESG코리아뉴스

장기적인 관점: 왜 우리는 세상이 시간을 보는 방식을 바꿔야 하는가(The Long View: Why We Need to Transform How the World Sees Time)의 저자이며, Aeon의 수석 편집자 리처드 피셔(Richard Fisher)는 음의 시간에 대한 미스터리한 양자 역설을 통해 부정적 시간과 역 인과성이라는 새로운 시각의 개념을 발표했다.

양자 세계는 매우 작은 입자들이 존재하는 미시적인 영역으로, 고전 물리학과는 다른 독특한 법칙들이 적용된다. 입자는 동시에 입자이자 파동처럼 행동하며, 중첩 상태로 여러 가능성을 동시에 가질 수 있다. 또한, 얽힘 현상을 통해 멀리 떨어진 두 입자가 즉각적으로 영향을 주고받을 수 있으며, 불확정성 원리에 따라 위치와 운동량을 동시에 정확히 측정할 수 없다. 더불어, 양자 상태는 관측하기 전까지 확정되지 않으며, 측정하는 순간 특정 상태로 붕괴한다. 이러한 특성들은 양자 컴퓨팅과 암호학 등 다양한 기술에 응용되고 있다.

아인슈타인의 상대성 이론은 시간과 공간이 절대적이지 않으며, 속도와 중력에 따라 다르게 흐른다는 개념을 제시한다. 특수 상대성 이론에서는 빠르게 움직이는 물체에서 시간이 느리게 흐르고, 동시성의 개념이 관측자마다 다를 수 있으며, 빛의 속도는 항상 일정하다고 설명한다. 일반 상대성 이론은 중력이 강할수록 시간이 더 느리게 흐르고, 질량이 시공간을 휘어지게 만들어 중력을 형성한다고 본다. 이러한 이론은 GPS 기술과 블랙홀 연구 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며 피셔의 양자 역설과도 상통한다.

소프라노.jpg — ▲ 뉴저지 갱단 보스 토니 소프라노 [사진=The Sopranos Poster]

최근 물리학 연구에서 시간의 흐름이 우리가 아는 것과 다르게 작용할 수 있음이 밝혀졌다. 마치 뉴저지 갱단의 TV 시리즈 소프라노스(The Sopranos)의 주인공 토니 소프라노(Tony Soprano)가 터널에 들어가기 전에 빠져나오는 것처럼, 일부 양자 실험에서는 빛이 시간을 거슬러 이동하는 듯한 현상이 관찰된다.

물리학자들은 이를 "음의 시간" 현상이라 부르며, 빛이 특정한 장벽을 통과할 때 예상보다 빠르게 이동하는 것을 의미한다. 이 과정에서 빛의 파동 패킷이 자체적으로 재조정되면서, 원인이 결과보다 늦게 나타나는 듯한 착시 효과가 발생한다.

피셔에 의하면 최근 연구에서는 단순한 "음의 지연"을 넘어 "음의 지속 시간"이라는 새로운 현상이 발견되었다. 이는 광자가 장벽에서 머문 시간이 0보다 적다는 뜻으로, 현재까지 물리적 해석이 불분명하다.

이러한 현상은 양자 얽힘과 관련된 "역 인과성" 이론과도 연결된다. 일부 연구자들은 얽힌 입자들이 시간의 흐름을 거슬러 정보를 교환할 가능성이 있다고 주장한다. 만약 이것이 사실이라면, 우리의 시간 개념은 근본적으로 재정립되어야 할지도 모른다.

일부 과학자들은 우리가 "블록 우주"에 존재할 가능성을 제기한다. 이 이론에 따르면 과거, 현재, 미래는 이미 존재하는 4차원적 구조 속에 포함되어 있으며, 우리는 단순히 이를 경험하는 것뿐이다.

결국, 양자 물리학의 최신 연구들은 시간과 인과관계에 대한 기존 개념을 뒤흔들고 있다. 우리가 경험하는 현실이 절대적이지 않다면, 마피아 보스 토니 소프라노도 터널을 통과하기 전에 도착하는 것이 가능할지도 모른다.

윤재은 기자 yje@esgkoreanews.com 이 기자의 다른 기사 보기