최근 한 과학자는 양자역학(미시 세계의 움직임을 분석하는 물리학)으로 시간여행을 하더라도 과거를 마음대로 바꿀 수 없다는 논문을 발표했다.

◆과거는 바꿀 수 없다

미국 뉴욕시립대의 댄 그린버거 교수는 지난달 27일 ‘양자역학(Quantum Mechanics)’지에 일단 시간여행이 가능하다고 볼 때 과연 과거로 가서 역사를 바꾸는 일이 가능한지를 연구한 논문을 발표했다. 만약 내가 과거로 가서 결혼 전의 할아버지를 살해한다고 생각해보자. 그렇게 되면 아버지가 태어나지 않게 되고, 나 역시 존재하지 않게 되는 ‘할아버지 살해의 패러독스’가 발생한다.

그린버거 교수는 양자역학을 이용해 이러한 ‘할아버지 패러독스’를 분석했다. 전자(電子)와 같은 양자(量子)는 동시에 서로 다른 장소에 존재할 수도 있고 상충되는 성질을 한꺼번에 가질 수도 있다. 그러나 양자에 무슨 일이 일어나는지 관찰하려는 순간 갑자기 이제까지의 행동을 숨기고 얌전해진다. 양자는 관찰 전에는 여러가지 성질이나 행동을 가질 가능성이 있지만 일단 관찰되면 하나의 모습만 남는 것이다.

▲ 영화 ‘터미네이터’의 한 장면. 양자역학으로 보면 역사를 바꾸기 위해 미래에서 온 로봇은 결코 살해 임무를 완수할 수 없다.  
 
마찬가지로 과거에 우리 아버지는 어머니와 결혼하지 않을 수도 있고 나 대신 다른 아이를 낳았을 수도 있다. 그러나 양자를 관찰할 때 하나의 관찰 결과가 나오듯, 내가 존재한 이상 아버지의 삶의 경로는 어머니와 결혼하고 나를 낳는 것으로 결정(양자 관찰 결과)된다.

아버지가 나를 낳지 않을 수 있는 것은 내가 현재를 모를 때(양자를 관찰하기 전)이다. 하지만 내가 현재를 모를 수 없기 때문에 다른 가능성은 사라지는 것이다.

그린버거 교수의 주장은 영화 ‘타임머신’에서 확인할 수 있다. 영화에는 병으로 죽은 애인을 살리기 위해 주인공이 과거로 시간여행을 하는 장면이 나온다. 그러나 병을 고쳤더니 이번에는 다른 사고로 애인이 죽는 등 결국 현실을 바꾸지 못했다. 그린버거 교수도 “할아버지를 죽이려고 과거로 가면 할아버지가 원래 있던 곳에서 다른 곳으로 가버렸다든지 해서 역사를 바꾸지 못하게 된다”고 설명했다.

◆내가 존재하는 다른 우주

흥미로운 점은 양자역학으로 볼 때 과거는 바꿀 수 없지만 미래는 얼마든지 바꿀 수 있다는 것이다. 물론 시간여행이 아니라 인간의 ‘자유의지’다. 고등과학원 김재완 박사는 “그린버거 교수의 논문은 현재는 과거의 가능성 중에 하나가 선택된 것이지만, 미래는 아직 결정되지 않았으므로 무한한 가능성이 있다고 본다”고 말했다. 따라서 우리가 현재 하는 일에 따라 미래는 얼마든지 바뀔 수 있다는 것이다. 

그린버거 교수와는 다르게 할아버지 패러독스를 해결한 이론도 있다. 바로 내가 살고 있는 곳과 똑같은 우주가 수없이 존재한다는 ‘평행 우주론’이다. 이에 따르면 내가 과거로 갈 때는 내가 살고 있는 우주와 이웃한 평행 우주로 돌아가게 된다. 그곳에서 할아버지를 죽이면 그 우주에서는 내가 결코 태어날 수 없다. 그러나 출발했던 우주에는 여전히 내가 존재한다.

이 개념은 이연걸 주연의 ‘더 원(The One)’에 등장한다. 영화에는 125개의 우주가 존재하며 각각의 우주에는 나와 똑같은 내가 다른 삶을 살고 있다. 다른 우주의 과거로 가 역사에 개입하면 그 우주의 미래, 즉 현재는 새롭게 바뀐다. 터미네이터가 인간 지도자를 낳을 어머니를 처치하려면 다른 평행 우주로 갔어야 하는 것이다. 

◆시간여행은 가능한가

일반상대성이론에서는 고무판에 볼링공을 놓으면 고무판이 움푹 들어가듯 중력에 의해 시공간이 변형될 수 있다고 본다. 만약 시공간이 크게 뒤틀린 곳을 찾아 간다면 과거로 돌아갈 수도 있는 것이다. 타임머신은 바로 시공간을 뒤틀게 만드는 장치가 된다. 영화 ‘콘택트’에 나온 장치가 바로 이런 것이다.