SF / 과학 포럼
SF 작품의 가능성은 어떻게 펼쳐질 수 있을까요? 그리고 어떤 상상의 이야기가 가능할까요?
SF에 대한 가벼운 흥미거리에서부터 새로운 창작을 위한 아이디어에 이르기까지...
여기는 과학 소식이나 정보를 소개하고, SF 속의 아이디어나 이론에 대한 의견을 나누며, 상상의 꿈을 키워나가는 곳입니다.
( 이 게시판은 최근에 의견이나 덧글이 추가된 순서대로 정렬됩니다. )
빛의 속도에 움직이는 우주선에 타면
상대성 이론에 따라 시간이 거의 멈추거나 매우 느리게 흐른다고 하는데
100만 광년의 거리를 가기 위해서 빛의 속도로 100만년이 걸린다는 소리인데
위 처럼 우주선에 타고 있는 사람은 출발과 동시에 도착했다고 느끼게 될까요?
아니면 100만년을 상대적으로 길게 느끼게 될까요?
질문이 애매해지는것 같은데 밖에서 관찰했을때 100만년이 걸리는것을 안에서 느낄때는 출발과 동시에 도착했다고 느끼게 될까요?.
우주선은(혹은 질량이 0을 초과하는 어떤 물질이건) 광속에 도달할 수 없습니다. 광속에 무한히 가깝게 접근하는 건 가능하지만 광속에 도달할 수는 없죠. 한편으로 우주선의 시간은 광속에 접근할수록 느려져서 광속에 도달하면(물론 그건 불가능하지만) 정지합니다. 그러므로 우주선의 시간이 매우 느려질 수는 있지만 정지할 수는 없습니다.또한 광속에 가까운 속도로 비행하는 우주선이라고 해도 그 속도에 도달하기 위해 가속하는 데는, 그리고 그 속도에서 또 정지하기 위해 감속하는 데에는 어느 정도의 시간이 걸리는 게 당연합니다. 뭐, 현존하는 물리학 법칙을 벗어나는 무언가 이상한 원리를 따르는 엔진을 장착하지 않는 한 말이죠. 상대성 이론을 젖혀두고 고등학교 물리 수준으로 간단한 계산을 해보자면, 1G로 계속 가속한다 치더라도 광속은 초속 30만 킬로미터나 되기 때문에 정지상태에서 이 속도에 도달하는 데만 350일이 걸립니다. 10G 정도 댕길 수 있다면 좀 낫긴 하겠지만...
따라서 광속에 가까운 속도로 100만 광년을 날아가는 우주선을 탄 사람이라 하더라도 출발과 동시에 도착하는 것으로 느낄 수는 없겠죠. 최소한 가속 및 감속 과정은 우주선 탑승한 사람도 느껴야 하니까요. 그냥 100만년이 아니라 속도에 따라 1년이나 1주일 뭐 그런 시간 밖에 걸리지 않은 것으로 느낄 뿐입죠.
잘 모르시는 분도 계실 것이기에 설명을 추가하면...
건버스터에서 적과 싸우러 이동할 때 광속에 가까운 속도로 날아갑니다. 그래서 그 동안 시간 단축 효과가 일어납니다.
실제로 그러한 연출이 벌어지는데, 광속에 가까운 속도에서 1분 정도가 지났는데, 돌아오고보니 몇 개월이 지났다는 결과가 나옵니다.
이를 일본에서는 '우라시마 효과'라고 부릅니다. (서양에서는 '쌍동이 패러독스'라는 말을 더 많이 씁니다.)
우리 식으로 표현하자면 '신선 놀음에 도끼자루 썩는 격' 정도가 되겠군요. 아니면 '도원경 효과'라던가...
'우라시마 효과'는 일본 설화에 나오는 우라시마 타로라는 인물에서 따온 것으로, 우라시마 타로는 우연히 용궁에 놀러갔다가 돌아오는데 용궁에서는 시간이 거의 흘러가지 않았기에 돌아오고보니 이미 세상이 바뀌었고 아는 사람들은 다 죽고 없다고 합니다. 그처럼 광속에 가까운 속도로 여행을 하고 나면 주변 사람과 나이가 달라지는 결과를 맞이합니다.
네드리님의 말씀대로 광속에 도달할 수는 없습니다만, 만약 광속에 이른다면 내부 시간은 멈춘 것처럼 됩니다. 많은 영화에서 이러한 연출을 하고 있습니다. 가령 광속에 돌입하는 순간 넘어지고 있었다면, 광속에서 벗어나기전까지는 완전히 넘어지지는 않습니다.
우주선의 승무원 입장에서야 시간이 변한다는 것은 알 수 없고 단지 운동방향으로 길이가 수축된 것처럼 느껴져서
목적지가 가깝게 보일 뿐이겠죠. 그런데 문제는 애초에 질문자님이 의도한 만큼의 시간 지연을 기대하려면
생각보다 훨씬 더 광속에 근접해야 한다는 것이 문제입니다.
물론 애초에 빛의 속도에 도달하면 정지하기야 하겠으나 애초에 빛의 속도로 간다는 것은 에너지를 무한대로
요구한다는 전제를 만족할 때만 가능한 이야기이므로 말이 안되고.. 0.999c 정도의 속도로 간다고 하더라도
그렇게 생각만큼 먼 거리를 갈 만큼 길이 수축이 일어나지 않습니다.
결론은 불가능합니다. 이러한 방식의 우주여행은 어떠한 경우에도, 어떤 선진적인 문명도 하고 있을 가능성이
없으며 이 정도의 에너지 대역으로 무식하게 우주선의 가속에만 사용하느니 좀 더 유익한 방법을 찾아보는 것이
합리적일 뿐더러 그런 식으로 우주에 투자하는 인풋을 해봤자 문명의 입장에서는 아웃풋이 안나오므로
사회 경제적으로도 누군가 스폰서를 할 리가 없겠죠.
그리고 그것을 떠나서 우주선이 심지어 빛의 속도에 거의 도달했다고 하더라도 지구의 입장에서는
100만년 동안 그 우주선이 단 하나의 자갈이나 혜성의 돌 가루에 부딪히지 않았을까 걱정해야 하는 것을 고려했을 때
우주선이 무사할 수 있을지.. 어떤 지구의 사람도 그 우주선이 폭발했다는 것을 의심치 않을 것입니다.
타는 사람입장에선 시작하자마자 도착이지만, 밖에서 보는 시간은 38Km/sec로 느끼는 거라고 압니다.
10만광년을 간다면, 우주선입장에선 시작하자마자 도착이지만... 밖에서 보는 사람은 10만년 후에 도착... 이렇게요.
특수상대성 이론을 알 수 있는 쉬운 표지가 뮤온인데, 뮤온은 불안정해서 만들어지자마자 분해됩니다. 그런데, 뮤온이 원래 수명을 생각해보면
태양에서 만들어져서 대기권 들어오기전에 다 분해되어야 하는데, 실제로 측정해보면 지표상까지 도달하는 것도 있지요. 우리가 느끼는 시간은 정상인데, 뮤온 입장에서는 시간이 그렇게 흐르는 거니까요.