공간(space)과 시간(time)

공간(space)과 시간(time)

 

공간과 시간은 모든 물질적 존재와 현상의 기본 틀이다. 우리는 공간에서 태어나서 시간의 흐름을 따라서 살아가고 있다. 현재까지 우리 인류가 익숙하게 체험하며 활동하고 있는 공간은 3차원 공간이다. 따라서 우리는 4차원 이상의 공간을 개념적으로 다룰 수는 있어도 그 구체적인 형태를 정확하게 묘사할 수가 없다. 우리는 3차원 공간을 앞뒤 상하 좌우로 가역적으로 이동할 수 있다. 그러나 시간은 과거 현재 미래 한 방향으로 흐르고 있다. 아직까지 우리는 시간을 과거에서 미래로 또는 미래에서 과거로 능동적으로 가역적으로 이동할 수가 없다.

우리 인류는 고대로부터 1800년도 말까지는 공간과 시간을 절대적으로 주어진 어떤 틀 또는 기준으로서 애매하게 받아들이고 정확하게 다루지 않았다. 그러나 알버트 아인슈타인이 1905년과 1915년에 발표한 특수상대성 이론과 일반 상대성이론은 물체의 운동 상태 또는 물질 자체에 의하여 시간의 흐름이 상대적으로 달라지고 공간이 수축하거나 휜다는 것을 밝혔다.  즉, 공간과 시간이 물질과 연관되어 있는 물리적 실체라는 것을 알게 되었다. 이것은 단지 우리 머릿속의 개념이 아니라 현대 물리학의 다양한 실험을 통하여 속속 검증되고 있는 실제의 사실이다. 우리가 물질을 물리적 실체, 물리적 현상으로서 받아들이는 것과 똑같이 공간과 시간도 물리적 실체, 물리적 현상으로서 받아들여야 한다.

 한편, 1929년 에드윈 허블이 천체 관측 데이터로부터 발견한 허블의 법칙은 우주 공간의 팽창을 제시하였고, 일반 상대성 이론과 양자역학의 결합은 빅뱅(Big Bang)에 의한 우리 우주의 탄생 이론을 구체화하고 있다.  최근까지 얻은 다양한 천문 관측 결과에 의하여 빅뱅이론은 사실로 인정되고 있다. 즉, 지금으로부터 138억년 전에 시공(시간과 공간) 자체가 없는 상태에서 빅뱅이 일어나면서 우리 우주의 시공과 물질이 생겨났다. 그리고 현재 우주의 공간 자체가 가속 팽창하고 있는 것으로 관측되고 있다. 주어진 공간에서 물질이 팽창하는 현상은 우리에게 익숙하지만 공간 자체가 팽창하는 것은 생각하기가 쉽지 않다. 우리는 공간에 속한 존재로서 공간 자체를 벗어나서 공간 자체가 없는 상태를 한번도 직접 몸으로 체험하지 못했기 때문이다. 모든 물질 현상과 그로부터 생겨난 모든 현상을 품고 있는 확고하고 절대적인 틀로 여겼던 공간과 시간이 빅뱅이라고 명명된 우주의 현상으로부터 탄생한 물리적 실체라는 사실을 정확하게 인식하는 것이 중요하다.

이러한 과학적 사실에 입각한 정확한 인식은 차세대에 철학적, 종교적 사상을 구축해 가는데 필수적이다. 특히 시간을 만물의 변화의 척도로서 인간이 만들어낸 개념으로 인식하는 인본주의적 사고를 벗어나야 한다. 시간은 우리가 만든 개념적 산물이 아니라 우주현상으로 생겨난 물리적 실체, 물리적 현상인 것이다. 우리의 인식은 시간의 흐름을 실제로 지연시킬 수 없다. 예를 들어서 지구행성의 어떤 명상가가 깊은 명상 삼매에 들어서 시간을 잊고 있더라도 그 명상가의 몸을 이루는 모든 세포들은 지구행성의 표준적인 시간의 흐름에 따라서 변화해 간다.

그러나 물질은 시간의 흐름을 진짜로 느리게 한다. 어떤 별의 밀도가 막대하게 큰 경우 그 별의 중력에 의하여 그 별 주의의 시간은 실제로 느려진다. 이러한 물리학적 사실에 입각하여 제작된 SF 영화 ‘인터스텔라(interstella)’는 2014년에 개봉되어 전 세계적으로 주목을 받고 흥행하였다. 물리적 실체로서 시공의 특이한 성질을 감성적이고 인상적으로 보여주고 있는 영화이다.

우주의 모든 물질적 존재와 생명체 현상을 포함하여 모든 물질적 작용 현상들을 담는 틀인 공간과 시간 자체가 우주의 현상(universal phenomena)으로 출현한 물리적 현상(physical phenomena)이고 물리적 실체(physical reality)이다.

지월 이재웅｜공학박사(20180911)