스티븐 호킹의 시간의 역사

 

스티븐 호킹의 시간의 역사

 

팽창하는 우주

 

  오늘날 우리는 우리 은하가 현대적인 망원경으로 관측할 수 있는 수천 억 개의 은하들 가운데 하나에 불과하며, 각각의 은하는 수천 억 개의 별들로 이루어 졌다는 것을 알고 있습니다. 우리 은하는 지름이 약 10만 광년이며 천천히 회전하고 있지요.

우리 은하의 나선팔들에 있는 별들은 은하의 중심을 약 1 억 년에 한 바퀴 회전합니다. 우리의 태양은 평균 크기에 평범한 노란 별이며, 한 나선팔의 바깥쪽 가장자리 근처에 있습니다.

 

  우리가 사는 우주는 약 137억년 전에 발생한 빅뱅(Big Bang)으로 부터 시작되었습니다. 그리고, 우리 태양계가 속해 있는 은하를 <우리 은하>라고 부르듯이, 이제 과학자들은 우리가 속해 있는 우주를 <우리 우주>라고 부를 수 있는 근거들을 발견해 나가고 있습니다. 빅뱅은 이 공간 속에서 하나만 있는 것이 아니라, 수없이 발생해서 수없이 많은 우주를 만들고 있다는 것이지요. 이 공간에 존재하는 다른 우주의 개수는  정도 될 것입니다.

 

시간의 방향

 

  영국의 소설가 하틀리(Leslie Poles Hartley, 1895.12.30–1972.12.13)는 『중개인(The Go-Between)』에서 이렇게 썼습니다.

“과거는 낯선 나라다. 거기 사람들은 다르게 행동한다. 하지만 왜 과거는 이토록 미래와 다를까? 왜 우리는 과거는 기억하면서 미래는 기억하지 못할까?”

 

왜 시간은 앞으로 흐를까요? 시간은 거꾸로 흐를 수는 없을까요?

 

  시간의 화살은 시간에 방향을 부여하고 과거와 미래를 구별합니다. 시간의 화살에는 적어도 3개가 있습니다.

첫째, 열역학적 시간의 화살이 있습니다.

열역학 제2법칙은 무질서 혹은 엔트로피가 시간의 흐름에 따라 항상 증가한다고 말합니다. 테이블의 온전한 컵은 질서가 안정된 상태로써, 바닥에 떨어져 깨지면 무질서한 상태가 됩니다. 과거의 온전한 컵이 미래에 떨어져 깨진 컵으로 변할 수는 있지만, 반대 방향으로 변할 수는 없습니다.

둘째, 심리적 시간의 화살이 있습니다.

이것은 우리가 느끼는 시간의 방향입니다. 그 방향으로 인해 우리는 과거는 기억하지만 미래는 기억하지 못하지요.

셋째, 우주과학적 시간의 화살이 있습니다.

이것은 우주가 수축하지 않고 팽창하는 시간의 방향입니다.

 

  저는 이제부터 다음과 같이 주장할 것입니다. 심리적 화살은 열역학적 화살에 의해 그 방향이 결정되며, 이 두 화살들은 항상 같은 방향을 가리킵니다. 만일 우주에 대하여 무경계 조건을 채택한다면, 앞서의 두 화살은 우주과학적 시간의 화살과 연관됩니다.

물론 세 화살이 모두 동일한 방향을 가리켜야 하는 것은 아닙니다.

 

시간의 화살이 뒤집힐까?

 

  만일 우주가 팽창을 멈추고 다시 수축하기 시작한다면, 시간은 어떻게 될까요?

열역학적 화살이 뒤집히고, 시간이 흐름에 따라 무질서가 감소하기 시작할까요?

만일 우주가 다시 수축할 때, 혹은 별이 수축해 만들어지는 블랙홀 내부에서도 열역학적 시간의 화살과 심리적 시간의 화살은 뒤집히지 않을 것입니다.