시간(時間 / time)은 시각과 시각 사이의 간격 또는 그 단위를 일컫는 말이다.
물리학자들이 우주의 진실을 알아내기 위한 측정 도구로써, 기술로 활용하기 위한 이유 등으로
에너지, 시간, 공간을 가정하였다.길이, 질량과 같이 다른 물리량을 정하는 기본 단위이며,
물리적 시간을 정하기 위해 현재는 세슘 원자시계나 스트로보스코프 등을 이용한다.
이 시계를 이용하여 협정 세계시(UTC)가 국제 표준으로 운영되고 있다.
이처럼 우리말에서 시간이란 단어는 동음이의어로, 시간의 개념 그 자체(즉 time)와 더불어
시간의 단위 중 하나(즉 hour, 60분)를 지칭한다. 허나 의외로 일상생활에서 이로 인한 혼동은 거의 일어나지 않는다.
오히려 시간과 시각의 혼동이 빈번.빅뱅 우주론에 따르면 현재 우주에서 흐른 시간은 약 138억 년이다.
시간을 측정된 결과로 보느냐 세계상을 기술하는데 쓰이는 수학적인 개념으로 보느냐 하는 두가지의 관점이 있다.
갈릴레이는 두 새로운 과학에서 시간을 d/v, 즉 거리를 속력으로 나눈 값으로 두고 여러 종류의 시간들을 비교했다.
뉴턴의 고전 물리학에서는 시간을 우주 전체에 동일한 형이상학적이고 절대적인 양이라고 두었다.
뉴턴은 절대시간을 잴 수 없다는 개념적 문제점을 알고 있었으나 고전물리학이 잘 동작하기에 문제삼지 않았다.
뉴턴은 시간을 수학적 개념 이상으로 다루지 않았고 아이작 뉴턴의 물리 법칙들은 시간이 어느 방향으로 흐르든 간에 문제 없이 작동했다.
한편 19세기 말에 이루러 시간은 시계가 재는 것이라 보는 관점이 대두되기도 했다.
이러한 관점은 시간의 많은 성질을 드러낸다. 아인슈타인의 상대성이론은 여러 공간에 걸쳐 시간을 재는 행위를 고민하는 과정에서 탄생하였다.
상대성이론은 시간을 이해하는 실증주의적인 사고의 효용성을 보여준 사례로도 볼 수 있다.
알베르트 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 시간은 절대적인 물리량이 아니다.
즉, 시간의 흐름은 각 관성계에 따라 달라지는 상대적인 물리량이다. 시간이 상대적이라는 것은 시계들의 동작속도가 상대적이라는 의미다.상대성 이론에서 시간의 상대성은 사건을 정의하는 것으로부터 시작된다. 여러 관찰자가 공간상의 같은 장소에 있었다면 관찰자에 관계없이 절대적인 시'각'(사건)을 정의할 수 있다. 이렇게 정의되는 시각(사건)은 'XX시'등으로 절대적이며 상대적이지 않다. 사건뿐 아니라 사건과 사건 사이의 시공간적 거리도 로런츠 불변하는 절대적인 값이다. 시간은 공간과 밀접하게 관련되어 있다. 공간을 설명하는 과정에서 필연적으로 시간의 개념이 사용되기 때문이다. 따라서 시간을 시공간이라는 구조의 한가지 측면으로 취급하는 것은 자연스럽다. 광속불변의 원리와 관성계가 동등하다는 가정을 통해 시공간의 구조를 정의할 수 있으며 사건과 사건 사이의 로런츠 불변하는 거리를 정의할 수 있다.시공간의 거리를 이용해 민코프스키 시공간과 세계선을 정의할 수 있다. 세계선을 따라 관찰자가 경험하는 사건과 사건 사이의 시간은 고유 시간이라는 용어로 표현한다. 광속으로 움직이는 관찰자의 고유 시간은 외부에서 볼 때 정지한다. 빛은 0의 고유 시간에 무한대의 거리를 이동할 수 있으며, 이는 중력에 의한 굴절 및 회절에도 변하지 않는다. 시속 300km로 달리는 KTX에 타게 되면 그렇지 않은 사람과 초당 3.86*10-14초, 즉 0.000 000 000 000 038 6초 정도의 시간의 지연이 생긴다. 심지어 세포 하나하나의 시간의 흐름도 모두 다르다. 너무나 짧은 시간이라 큰 의미가 부여되지 않을 뿐이지만, 분명히 다르다. 이렇듯 시간은 상대적이지만 여러 관찰자가 같은 사건을 경험한다면 그들이 경험한 시간 중에는 절대적인 최대값이 존재한다. 다시 말해 두 사건을 잇는 궤적 중에는 최대의 고유 시간을 가진 궤적이 존재한다. 다른 궤적을 가지는 관찰자들의 고유시간은 언제나 이보다 더 짧다.알베르트 아인슈타인이 등장하기 전까지는 시간은 절대적인 물리량이라는 것이 정설이었으나, 아인슈타인의 상대성 이론을 통해 시간은 전혀 절대적이지 않으며 관찰자에 따라 변화하는 상대적인 물리량임이 발견되었다. 시공간 연속체 내에서 운동하는 물체는, 세 차원축(x, y, z)상 운동 속도가 빨라질수록 제4차원축(시간축)상 운동 속도가 느려진다. 다시 말해 빠른 속도로 운동하는 물체에게는 시간이 점점 느리게 흘러가며, 운동 속도가 광속에 접근할수록 시간이 흐르는 속도는 0에 가까워진다(즉 시간이 거의 정지한다).물리학에서의 시간의 흐름을 입증하는 객관적인 증거는 아직 발견된적 없으며, 많은 경우 과학 법칙은 과거와 미래를 구별해서 적용되지 않는다. 근본적으로 시간대칭이 깨진 물리현상도 존재한다. 양자장이론에 따르면 반물질과 물질 사이의 비대칭성은 시간의 비대칭성과 관련되어 있다. 1964년 케이온의 붕괴에서 입자와 반입자의 근본적인 비대칭성이 관측되면서 시간의 비대칭성이 존재한다는 것이 밝혀진다. 이러한 케이온의 비대칭성은 고바야시 마스카와 이론을 통해 설명되어 표준모형의 일부가 되었다. 다만 고바야시 마스카와 이론만으로는 약력을 제외한 분야에서의 시간 비대칭성을 충분히 설명할 수 없다고 여겨진다. 따라서 시간의 흐름은 아직까지는 명확히 밝혀지지 않았으며 실재한다고 말할 근거가 불완전하다. 다만 물리학에서는 실재하냐 안하냐는 중요하지 않고, 이것이 자연현상을 기술하는데 유용한 어휘이냐 아니냐가 가장 중요하다. 시간이라는 개념은 이미 잘 받아들여지고 있기 때문에 실재하는지 아닌지는 크게 중요하지 않다.시간은 영원하지만 언젠가는 그 의미를 잃는다. 우주의 엔트로피가 극한에 달한다면 절대 영도의 무한한 빈 공간만이 존재하게 된다. 어떤 물질이나 에너지도 서로 상호작용하지 않으므로 영원히 어떤 일도 일어나지 않기에 이 이후의 시간을 재는 것은 무의미하다.“시간은 왜 한 방향으로만 흐르는가?”, “시간이 정지하거나 역방향으로 흐를 수 있는가?” 같은 질문에 대해 진지하게 답을 구한 최초의 물리학자 중 한 명은 엔트로피 개념의 창안자로 유명한 루트비히 볼츠만이다. 그는 시간의 흐름을 우주 만물의 상태가 갖는 속성인 엔트로피가 증가하는 것이라고 보았다.볼츠만은 우주가 옛날에는 지금보다 엔트로피가 더 낮았을 것이며 미래의 우주는 지금보다 엔트로피가 더 높을 것이라 주장했으나, 당시는 빅뱅 이론이 등장하기 전이었으며 우주가 팽창한다는 사실도 알려져 있지 않았다. 당시 과학자들은 우주는 시작도 끝도 없는 영원 그 자체라고 생각했다. 한편 볼츠만의 가설을 받아들인 학자들도 있었는데 이들은 초기우주의 낮은 엔트로피는 우연의 산물이라고 추측했다. 즉 지금의 우주는 엔트로피가 증가 중인 예외적인 상황에 있을 뿐이며 우주는 전체적으로 엔트로피가 오르락 내리락 변동중인 시작도 끝도 없는 영원 그 자체라고 추측했다.당시에는 볼츠만의 가설을 받아들인 학자와 받아들이지 않은 학자들이 혼재되어 있었으며 볼츠만은 논객들의 공격에 시달리다가 상심한 채 죽고 말았다.허나 그의 사후 겨우 10여년 만에 우주가 팽창함이 알려졌으며, 빅뱅 이론도 정설로 받아들여짐에 따라 오늘날엔 많은 물리학자들이 시간의 흐름 = 엔트로피의 증가라고 받아들이고 있다. 1929년 허블에 의해 우주가 팽창함이 알려지고 나서는, 스티븐 호킹등에 의해 우주의 팽창과 엔트로피, 시간의 방향을 관련시키는 이론 등이 만들어지기도 했다.
불교 철학에서는 시간은 실체가 아니며 단순한 개념에 지나지 않는다고 본다.
불교에서는 세상(世上)의 모든 현상(現像)과 법칙(法則)은 다 인연(因緣)으로
생기고 없어진다는 '일체의 유위법'(一切有爲法)과 같이,
생멸변화할 때의 그 변화상태를 없는 것을 있다고 가설(假說)적으로 이름하여 시간이라고 한다.
즉, 시간이란 실체가 없는 것으로 단순히 편의상 설정된 개념에 지나지 않는다고 본다.
관념에 하나인 시간이라는 것도,
사물을 지각(知覺, perception)하는 것과 같이,
그에대한 인식이나 지각이 없으면 설정할 수 없는 것이다. ㅡ JK
양자중력 이론의 관점에서 바라본 시간에 관한 이야기
시간에 관한 우주의 거대한 이야기가 온전히 담겨 있는 『시간은 흐르지 않는다』.
양자중력 이론의 선구자이자 세계적인 물리학자 카를로 로벨리의 세 번째 책으로,
‘시간이란 도대체 무엇일까?’, ‘시간이 흐른다는 것은 실제로 어떤 의미일까?’,
‘우리가 이곳에서 경험하는 시간과 우주의 시간은 다른 것일까?’,
‘왜 과거는 떠올릴 수 있고, 미래는 떠올릴 수 없을까?’와 같은 질문들에 대한 충실한 답변을 담고 있다.
1부에서는, 지금까지 현대 물리학이 시간에 대해 알아낸 것을 요약했다.
어디서든 동일하게, 과거와 현재, 미래의 순서로 벌어진다고 생각하는 사건들,
과거는 이미 정해졌고 미래는 아직 오지 않았다는 상식들이 모두 틀렸다는 것을 낱낱이 드러낸다.
2부에서는 시간이 없는 세상으로 떠난다.
사물이 아닌 사건으로 이루어진 세상, 인간의 문법에만 존재하는 과거-현재-미래,
시간이라는 변수가 없는 세상…. 이제 공간과 시간은 세상을 담는 틀이나 용기의 형태를 취하지 않게 된다.
3부에서는 1부와 2부에서 파괴한 시간을 되돌려 그 원천을 다시 찾고
이 긴 여행의 도착점을 우리 자신, 나라는 존재로 하여 돌아온다.
뉴턴에 의해 근대 물리학이 등장한 이래로 물리학의 발전이 우리의 시간관념을
어떻게 변화시켰는지까지 이야기하는 이 책은 일종의 시간 역사서이기도 한데,
여기서 더 나아가 저자는 새로운 양자중력 이론의 도입을 통해
지금까지의 시간에 대한 우리의 이해를 새롭게 확장시킨다.
고대 로마의 철학자 아우구스티누스는 이렇게 말했다. “나는 시간이 무엇인지 알고 있다. 그러나 누가 묻는다면 설명할 수 없다.” 이 말은 현대를 사는 우리에게도 그대로 적용된다. 우리는 시간이 무엇인지 잘 알고 있다. 그러나 구체적으로 설명하기는 결코 쉽지 않다. 정말로, 시간이란 무엇인가? 시간은 과거에서 미래로, 한쪽 방향으로만 흐른다. 우리는 이제까지 시간을 거슬러 과거 세계로 여행을 한 사람이나, 미래 세계에서 우리를 찾아온 사람을 알지 못한다. 그런데 과거 또는 미래로 가는 시간 여행이 가능하다는 말은 과연 무슨 뜻인가? 뿐만이 아니다. 시간에 시작과 끝이 있는가? 왜 어른이 되면 1년이 짧게 느껴질까? 생물은 어떻게 해서 시간을 아는 것일까? 시간에 대한 의문점은 끝없이 제기된다.
시간은 물리학이나 우주론, 생명 과학, 심리학 등 여러 학문 분야에 걸친 어려운 문제로 지금도 연구자들을 계속 괴롭히고 있다. 이 책은 물리학에서 심리학에 이르기까지 여러 가지 시점에서 시간의 수수께끼를 설명했던 『시간이란 무엇인가?』의 완전 개정판이다. 초판의 내용과는 전혀 다르게 내용을 구성하고, 거기에다 2017년의 노벨·생리학상을 받은 생물 시계의 자세한 메커니즘, 개발이 진행되고 있는 최고 정밀도의 ‘광격자 시계’의 메커니즘과 개발 비화 등 새로운 정보를 대폭 추가했다. 시간의 속성에 관련된 여러 가지 주제를 전문가들의 명쾌한 글과 핵심을 찌르는 일러스트레이션으로 설명하는 이 책을 통해, 추상적으로만 생각되었던 시간의 실체를 쉽고도 깊이 이해하게 될 것이다.
칼럼 ‘결정했다!’ ― 그 순간은 정말 지금인가?
칼럼 과거를 현재로 체험하려면?
생물 시계의 메커니즘
생물 시계가 의학을 바꾼다
칼럼 시계는 어디까지 정확해질까?
SF와 시간 여행 / 시간 여행의 연구 역사 / 미래로 가는 시간 여행 / 광속의 벽
블랙홀을 이용해 미래로 / 공 모양의 껍질로 안전하게 / 과거로 가는 시간 여행?
역법과 시간 ― 정밀도에 도전한다 / 시공의 휘어짐을 측정하는 시계 / 가토리 히데토시 박사 인터뷰
칼럼 하루의 길이는 매일 바뀐다
'나린푸실 이야기 > 철학 이야기' 카테고리의 다른 글
| 화이트헤드의 종교론 (1) | 2022.11.20 |
|---|---|
| 근대 형법 사상의 기초를 마련한, "체사레 베카리아" ..사형 제도를 폐지하라 (0) | 2022.11.16 |
| 프로이드, 칼융, 아들러 (1) | 2022.11.16 |
| 야고보의 의심과 데카르트의 의심 (James' Doubt and Descartes' Doubt) (0) | 2022.11.13 |
| 라메트리 (0) | 2022.11.12 |