오늘은 정말 간단한 물리적 공식으로 시간의 정체를 이야기해보려고 합니다.
워워.... 공식이라니... 나는 그런거 모르는데요? 라고 하실 여러분에게도 쉬운 공식만 씁니다.
자자...
아인슈타인(eins+stein=하나+돌=일석) 형이 상대성이론을 정리했을 때 나온 공식이 있습니다.
e = m * c^2
너무나도 유명한 공식이죠? 이 공식이 결국 의미하는 바는 물질은 엄청난 양의 에너지로 변환이 가능하고, 그게 핵무기나 핵발전이 되는 것이었죠. 반대로는 엄청난 에너지가 있으면 물질은 만들 수 있다가 되겠죠? 뭐, 이건 너무 유명한 공식이라 다들 아실 겁니다.
자아... 이제 양자물리학에서 나온 공식을 하나 살펴보죠. 파동에너지 함수라고 불리우는 것인데요...
e = h * v
이건 모르시는 분이 많을 것 같아서 간단하게 설명하죠.
h는 플랑크상수(Planck constant)입니다. 상수값으로 6.62607015*10^-34 (Js)입니다. 엄청나게 작은 값이죠.
v는 고유진동수라고하는 값으로 시간대비 진동수입니다. 빛의 경우에는 시간당 진행한 파장의 숫자(Hz)로 표현됩니다.
좀 더 자세히 식의 의미를 파고들면 복잡해지기 때문에, 여기서는 v라는 녀석이 진동수, 즉 파장/시간이라고 이해하면 충분합니다.
자아... 여기서 상대성 이론과 파동에너지함수를 엮어봅시다.
e = m * c^2 = h * v
뭔가 이상하죠?
m * c^2 = h * v
가 됩니다. 이걸 h 값으로 양변을 나눠봅시다.
v = m * (c^2 / h)
어라라? c와 h값은 그냥 상수니까 실제 변수만 보면 고유진동수는 질량이 됩니다.
고유진동수 v = 파장 / 시간 이죠.
보기 편하게 하기 위해 (h / c^2) 은 상수 k라고 하겠습니다.
그러면,
"시간 = k* 파장 / m "
이 됩니다.
이게 뭔소리냐하면....
시간은 질량에 반비례하고 파장, 즉 공간에 비례하는 녀석이라는 이야기가 됩니다.
이상한가요?
아인슈타인의 해석대로라면 질량이 커지면 시공이 왜곡되어 시간이 느려진다고 했죠? 이 공식에서 유도해볼 수 있는 거 아닌가 생각됩니다.
이미 양자물리학의 현상이 거시세계에도 적용된다는 것을 알게되면서 이 해석이 점점 더 큰 힘을 얻고 있습니다.
원래는 파동에너지 함수는 빛과 같은 파동에만 적용이 된다고 생각했습니다만, 이제 모든 물체가 파동이면서 입자이기 때문에 실제적인 현상에서 이 공식이 모든 입자와 파동, 세계에 적용되는 원리라는 이야기가 되고 있습니다.
우리가 생각했던 시간의 의미가 실제로는 '질량', '고유 파장'에 의해 결정되는 것이라니 참 이상하죠?
아직도 시간의 정체는 불명확하고 모호하지만, 이 해석만큼은 지금 인류가 가장 시간을 잘 해석한 부분이 아닐까 합니다.
고로 시간은 흐르지 않고, 질량과 고유파장이 만들어낸 환상인 것입니다. (요 마지막 문장은 Part 2에서 설명해볼께요)
PS. 일단 여기서 짚고 넘어갈 것이 있습니다. 파동함수가 양자현상을 기술하는 녀석이므로, 거시세계에서 적용이 가능한가라는 부분을 저는 가능하리라고 예상하고 있고, 그것을 기반으로 해석한 겁니다. 그리고, 이 파동함수가 실제로 질량이 있는 거시세계에서도 그대로 동작할 것인가라는 문제는 일단 그렇다고 넘어갔습니다만, 실제로는 거시세계에서는 미시세계에서는 error로 처리되던 녀석이 커져서 다른 효과를 내서 실제적으로는 다른 함수가 될 가능성도 있습니다만, 아직까지 거기는 인류가 도달하지 못한 영역이라 추정으로 넘어가려구요. (아, 정말 적당히 넘어가는게 아닌가 싶기도 하지만, 원래 모든 원리가 이런 추정에서 출발해서 오류를 발견하고 수정하는 겁니다)
갈릴레이 변환의 경우 시간과 공간이 별개로 되어있고 속도는 상대속도라서 관찰자마다 다르게 느껴지는데,
로렌츠 변환의 경우 광속이 관찰자와 무관하게 동일해야 함으로 시간과 공간을 이 언결되어 있습니다. 자세한 설명은다음분이.
(블랙홀처럼 인지가 불가능하거나, 4차원 시공간에서 튕겨져 나가고)
시간이 완결된 상위 차원에서는 그게 가능하다는 거죠?
그리고 양전자와 반물질같은 녀석들의 고유진동수가 마이너스가 아닐까 그렇게 추정하고 있습니다.
그래서 천국가면 시간개념이 없는것이구요.
로스트의 뭣 같은 결말도 이해가 됩니다.
아 완벽히 이해했어요.
빚도 입자와 파동의 특성이 있어서 질량을 갖는다는데...
예를 들면 블랙홀 근처의 빛이 휜다던가 빨려들어간다던가.
어떤 과학자는 빛에 질량이 있다는 것을 근거로 초대형 빛반사 추진체를 만들기도 했다는데.
뭐...줏어들은걸로 얘기하다보니 다 ...해다던데...가 되버리네요.
다음 해설~
그럼 우주가 축소할때 로또를 사면 되겠군요!
"시간은 질량에 반비례하고 파장, 즉 공간에 비례하는 녀석이라는 이야기가 됩니다."
라는 문장으로 간단히 생각하면 블랙홀에서 질량이 어마어마 해지니까(대충 무한에 가깝다 보면) 시간이 거의 안가는 걸로 이해할 수 있는데
그럼 공간에 비례한다는 건 어찌 비교하면 이해하기 쉬울까요?????
질량이 무한대가 되면 과거와 현재와 미래가 동시에 존재하는 건가요?
그렇게 되면 4차원 시공간에서 튕겨져 나가는 건가요?
환상은 보이지만 존재하지않는 것을 말하는데 시간이 존재하지않는다는 의미인건지..
상기 언급과는 전혀 다른 결론 아닌가요
여기서 말하는 시간은 뭔지요? 일정한 파장에서의 시간의 정의인가요? 상수인가요? 변수 인가요?
어떠한 파장에서 시간을 상수로 뽑아낸거지 시간을 정체는 아닌거 같아서요.
단 시간을 파장과 연계하면 이렇게 표현된다 아닐까요?
물론 여기에는 두가지 big jump가 있습니다. 파동함수가 현실에 모두 적용이 된다라는 점과 파동함수가 거시적으로 큰 질량이 있는 것들에게도 그대로 적용이 된다라는 것이죠.
그런데 반대로 질량이 작아지면 시간이 빠르다는건데... 원자 세계? 단위에서 설명이 가능할까요... 시간이 빠르다는 것의 정의는 너무 어려울 거 같습니다. 신체의 무게와 원소의 무게는 어마어마한 차이가 있지만 원소는 신체를 구성하고 있는 물질이니 구성 물질의 시간과 신체의 시간이 다르게 흐를 수 있다는 궤변이 되어버립니다.
과거니 미래니 하는 건 시간의 흐름 전과 후를 가리키는 말이라 과거에서 미래로, 이런 건 도움이 안되더라구요 ㅠ.ㅠ
시간이 어떻게 만들어진 것인지 궁금합니다. ㅠ.ㅠ
시간이 생긴건 빛 때문일까요? 아니면 빛이 공간을 만들고 그래서 시간이 생긴걸까요? 이미 지금의 차원에서밖에 이해할 수 없는 것인지... 이게 물질이 아니다보니 이해가 잘 안됩니다 ㅠ.ㅠ 이쪽 세계는 보면 볼수록 답답해요.. 수식을 이해해야 받아들일 수 있는건지.. 최소한 시간이라는 개념만이라도 잡고 싶은데... 상대적으로밖에 추측이 안되요...
(이해는 못했지만...)
위 생각을 바탕으로 별들마다의 시간이 각자 다르게 흘러간다고 가정한다면 지구 위에서 다른 별들을 관측을 하는 것은 어떤 의미를 가질까요? 재미있네요 ㅎㅎ 별들마다의 시간이 다르게 흘러가면서 별들마다 서로 다른 차원을 사는걸까요..?