타임 머신

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타임 머신(영어: time machine)는 시간 여행을 가능하게 하는 가상의 장치이다. 이 개념은 1895년 허버트 조지 웰스의 소설 《타임머신》에 의해 대중화되었다.

영국 드라마 닥터 후에 등장하는 타임 머신 타디스의 모습.

개념의 역사

시간을 오가는 개념은 고대 신화나 설화에서도 찾아볼 수 있으나(예: 우라시마 타로), 기계 장치를 이용해 의도적으로 시간 여행을 한다는 개념은 산업 혁명 이후에 등장했다. 1881년 에드워드 페이지 미첼의 단편 소설 "시계가 거꾸로 갔다"에서 시간을 되돌리는 시계가 등장했지만, 시간 기계의 개념을 확고히 한 것은 허버트 조지 웰스의 1895년 소설 《타임머신》이다.

H. G. 웰스의 소설 《타임 머신》.

이 소설에서 주인공은 안장과 레버가 달린 기계를 타고 미래로 여행한다. 이 작품은 이후 등장하는 수많은 시간 여행 이야기에 지대한 영향을 미쳤다.

현대 물리학에서의 가능성

현대 물리학, 특히 알베르트 아인슈타인의 상대성 이론은 시간 여행의 가능성을 완전히 배제하지는 않지만, 수많은 이론적, 기술적 난제를 제시한다.

미래로의 여행

특수 상대성 이론에 따르면, 빠른 속도로 움직이는 관찰자의 시간은 정지한 관찰자의 시간보다 느리게 흐른다. 이를 시간 팽창이라고 한다. 예를 들어, 빛의 속도에 가깝게 우주여행을 하고 돌아온 우주비행사는 지구에 남아있던 사람들보다 나이를 덜 먹게 된다. 이는 일종의 미래로 가는 시간 여행으로, 이미 실험적으로 증명된 현상이다. 원자 시계를 탑재한 제트기나 인공위성 실험을 통해 미세한 시간 지연 효과가 관측되었다.

일반 상대성 이론 또한 강한 중력이 시공간을 휘게 만들어 시간이 느리게 흐른다고 설명한다. 블랙홀의 사건의 지평선 근처에서는 시간이 극도로 느려지므로, 이곳에 가까이 갔다가 돌아온다면 먼 미래로 여행한 효과를 얻을 수 있다.

과거로의 여행

과거로의 여행은 미래로의 여행보다 훨씬 더 복잡하며, 여러 가지 역설을 야기한다. 물리학에서는 과거 여행을 가능하게 할 수 있는 몇 가지 이론적 모델을 제시한다.

웜홀

웜홀은 시공간의 서로 다른 두 지점을 잇는 가상의 지름길이다. 1988년 킵 손, 마이클 모리스, 울비 유르체버는 웜홀의 한쪽 입구를 빛의 속도에 가깝게 움직이게 하거나 강한 중력장 근처에 두면, 두 입구 사이에 시간 차이가 발생하여 과거로 통하는 통로로 만들 수 있다는 논문을 발표했다. 그러나 이러한 통과 가능한 웜홀을 안정적으로 유지하기 위해서는 음의 질량 또는 음의 에너지를 가진 별난 물질이 필요하며, 이러한 물질의 존재 여부는 아직 확인되지 않았다.

티플러 원통

1974년 물리학자 프랭크 J. 티플러는 무한히 길고 매우 빠르게 회전하는 거대한 원통을 가정했다. 이 원통 주위의 시공간은 극도로 휘어져, 원통을 따라 특정 경로로 이동하면 출발했던 시점보다 과거로 돌아갈 수 있는 닫힌 시간꼴 곡선이 형성될 수 있음을 수학적으로 보였다. 하지만 무한한 길이의 원통은 현실적으로 불가능하며, 유한한 길이의 원통은 과거 여행을 허용하지 않는다는 반론이 제기되었다.

우주 끈

우주 끈은 빅뱅 초기에 형성되었을 것으로 추정되는 가상의 1차원 시공간 결함이다. 두 개의 우주 끈이 서로 빠르게 스쳐 지나갈 때, 그 주위의 시공간이 왜곡되어 닫힌 시간꼴 곡선이 만들어질 수 있다는 이론이 있다.

시간 여행의 역설

과거로의 시간 여행은 여러 논리적 모순, 즉 시간 여행의 역설을 낳는다.

• 할아버지 역설: 시간 여행자가 과거로 돌아가 자신의 할아버지를 해친다면, 시간 여행자 자신이 태어날 수 없게 되고, 따라서 과거로 돌아가 할아버지를 해치는 행동 자체가 불가능해진다. 이는 인과율을 위배하는 대표적인 역설이다.
• 정보 역설: 미래의 정보나 물건이 과거로 전달되어 그 기원을 알 수 없게 되는 경우이다. 예를 들어, 시간 여행자가 미래에서 셰익스피어의 희곡을 가져와 과거의 셰익스피어에게 전달하고, 셰익스피어는 그것을 그대로 발표했다면, 이 희곡은 대체 누가 창작한 것인가?

이러한 역설을 해결하기 위한 가설로는 다음과 같은 것들이 있다.

• 노비코프 자기일관성 원칙: 물리학자 이고리 드미트리예비치 노비코프가 제안한 원칙으로, 과거를 바꾸는 행위는 원천적으로 불가능하다고 본다. 즉, 시간 여행자가 과거로 가더라도 역사를 바꾸는 어떠한 행동도 결국 실패하거나, 이미 일어난 역사의 일부가 될 뿐이라는 것이다. 시간선은 스스로 모순이 없도록 유지된다.
• 다세계 해석: 과거를 바꾸는 순간, 새로운 역사를 가진 평행 우주가 갈라져 나온다는 가설이다. 시간 여행자는 원래 자신이 있던 세계의 과거를 바꾸는 것이 아니라, 새로운 평행 세계로 이동하는 것이므로 역설이 발생하지 않는다.

인류의 제작 시도

과학적 근거를 바탕으로 한 실질적인 시간 기계 제작 시도는 현재까지 존재하지 않는다. 대부분의 이론은 상상조차 할 수 없는 에너지(예: 행성 질량급의 에너지)나 아직 발견되지 않은 물질을 요구하기 때문이다.

대중문화에서 회자되는 몇몇 사건들은 과학적 근거가 없는 오해나 도시전설에 가깝다.

• 필라델피아 실험: 1943년 미 해군이 구축함을 투명하게 만드는 실험을 하다가 우연히 시공간 이동을 경험했다는 이야기지만, 이는 공식적으로 부인되었으며 과학적 신빙성이 없는 음모론으로 여겨진다.
• 존 티토: 2000년 인터넷에 등장하여 자신이 2036년에서 온 시간 여행자라고 주장한 인물이다. 그는 자신이 사용하는 시간 기계의 원리를 설명하고 여러 예언을 했지만, 그의 주장은 대부분 거짓으로 드러났다.

대중 매체와 물리학의 차이

대중 매체에 등장하는 시간 기계와 물리학의 이론적 모델 사이에는 큰 차이가 있다.

특징	대중 매체	현대 물리학
형태	레버, 다이얼, 번쩍이는 불빛이 있는 기계 장치(예: 《백 투 더 퓨처》의 드로리안, 《닥터 후》의 타디스)	거대한 천체 구조물(웜홀, 블랙홀, 티플러 원통 등) 또는 시공간 자체의 기하학적 구조. 특정 '장치'가 아닐 수 있음.
이동 방식	탑승자가 사라졌다가 다른 시간, 같은 장소에 나타나는 방식이 일반적.	시공간의 특정 경로(지름길)를 따라 이동하는 방식. 공간 이동을 수반함.
에너지 요구량	플루토늄, 번개, 혹은 특수한 연료 등 상대적으로 적은 에너지로 묘사됨.	웜홀을 유지하거나 시공간을 휘게 하기 위해 행성이나 항성급의 막대한 에너지가 필요함.
역설 처리	역설을 이야기의 핵심 갈등 요소로 사용하거나(예: 역사가 바뀌는 것을 막으려는 노력), 무시하거나, 혹은 간단한 규칙으로 해결함.	역설을 매우 심각한 논리적 문제로 간주하며, 이를 해결하기 위해 노비코프 자기일관성 원칙이나 다세계 해석과 같은 복잡한 이론을 도입함.

대중 매체 속 시간 기계

시간 기계는 SF 장르의 단골 소재로, 수많은 작품에서 다양한 형태로 등장했다.

소설

• 《타임머신》 (허버트 조지 웰스, 1895): 시간 기계 개념의 원조.
• 《시간의 주름》 (매들린 렝글, 1962): '테서랙트'라는 개념을 통해 5차원을 이용한 시간 여행을 묘사.

영화

• 혹성탈출 시리즈 (1968~): 시간 팽창을 이용한 미래 여행과 과거 여행을 모두 다룸.
• 어디선가 누군가에 틀림없이 나타난다 (1980): 자기 암시를 통해 과거로 여행함.
• 터미네이터 시리즈 (1984~): 미래의 인공지능과 인류 저항군이 과거를 바꾸기 위해 시간 여행자를 보냄.
• 백 투 더 퓨처 시리즈 (1985~): 드로리안 자동차를 개조한 시간 기계가 등장하며, 과거를 바꿀 경우 현재가 영향을 받는다는 설정을 대중화시킴.
• 프리퀀시 (2000): 무선 통신을 통해 과거와 소통하며 현재를 바꿈.
• 타임머신 (2002): 웰스의 소설을 원작으로 한 영화.
• 시간을 달리는 소녀 (2006): '타임 리프' 능력을 가진 소녀의 이야기.
• 소스 코드 (2011): 과거의 특정 8분간을 반복적으로 체험하는 양자역학적 시간 여행.
• 엣지 오브 투모로우 (2014): 외계인의 능력을 흡수해 죽을 때마다 특정 시점으로 돌아가는 '타임 루프'를 소재로 함.
• 인터스텔라 (2014): 일반 상대성 이론에 기반한 시간 팽창과 블랙홀을 통한 시간 여행을 비교적 과학적으로 묘사.
• 테넷 (2020): 엔트로피를 역전시켜 시간을 거슬러 올라가는 '인버전' 기술을 선보임.

TV 드라마

• 닥터 후 (1963~): 타디스라는 경찰 전화박스 형태의 시간 기계를 타고 시공간을 여행하는 주인공 '닥터'의 이야기.
• 나인: 아홉 번의 시간여행 (2013): 과거로 돌아갈 수 있는 신비한 향 9개를 얻게 된 주인공의 이야기.
• 시그널 (2016): 낡은 무전기를 통해 과거의 형사와 교신하며 미제 사건을 해결함.

만화 및 애니메이션

• 도라에몽: 서랍 속에 있는 타임머신을 이용해 과거와 미래를 자유롭게 오감.
• 드래곤볼: 캡슐 코퍼레이션에서 만든 타임머신을 이용해 인조인간의 위협을 알리기 위해 미래에서 과거로 찾아옴.
• 슈타인즈 게이트: 전자레인지를 개조한 장치로 과거에 문자 메시지(D메일)를 보내 역사를 바꿈.

같이 보기

• 시간 여행
• 닫힌 시간꼴 곡선
• 웜홀
• 상대성 이론