다수의 물리학자들은 시간 여행에 대하여 부정적인 생각을 고수하고 있다. 그 이유는 각 이론의 세부사항을 문제 삼기 때문이 아니라, 시간 여행 자체가 다양한 '역설(Paradox)'를 야기하기 때문이다. 예컨대 당신이 타임머신을 타고 당신이 태어나기 전의 과거로 돌아가 부모님을 살해했다면, 당신은 더 이상 존재할 수 없게 된다. 과학은 논리적으로 타당한 아이디어에 기초를 두고 있으므로, 이것은 결코 가볍게 넘길 문제가 아니다. 시간 여행과 관련해 지금까지 제기된 역설들을 가만히 음미해보면, '역시 시간 여행은 불가능한건 아닐까?'하는 생각이 든다.
시간 여행은 기술적인 면과 사회적인 면에서 온갖 문제점을 양산한다. '래리 드와이어(Larry Dwyer)'는 시간 여행 때문에 생기는 법적 문제, 도덕적 문제를 다음과 같이 지적했다. "과거의 자신 또는 미래의 자신을 구타한 시간여행자를 처벌할 수 있는가? 다른 사람을 죽인 후 과거로 도주한 시간 여행자를 끝까지 추적하여 죗값을 치르게 해야 하는가? 이미 결혼한 유부남이 5000년 전의 과거로 가서 또 결혼했다면, 아직 태어나지 않은 조강지처를 위해 그에게 중혼죄를 적용해야 하는가?"
0. 목차
- 시간 역설의 부류
- 시간 역설의 해법
- '시간 여행'을 다룬 SF 소설
- '시간 여행'을 다룬 SF 영화
1. '시간 역설'의 부류
시간과 관련된 역설은 다음과 같이 몇 개의 부류로 나눌 수 있다.
- 할아버지 역설(Temporal Paradox): 이것은 현재의 상황이 절대로 일어날 수 없도록 과거를 바꿈으로써 발생하는 역설이다. 예컨대, 공룡을 직접 보기 위해 과거로 갔다가 인류의 조상과 우연히 마주쳤는데 그가 당신의 생명을 위협하여 어쩔 수 없이 죽였다면, 논리적으로 당신은 존재할 수 없다.
- 정보 역설(Information Paradox): '정보 역설'이란 현재를 가능하게 만든 정보가 미래로부터 오는 경우의 역설을 말한다. 예컨대 한 늙은 과학자가 타임머신을 발명한 후, 과거로 이동하여 젊은 자신에게 타임머신의 제작법을 알려주었다고 하자. 이렇게 되면 타임머신에 관한 정보는 그 근원을 상실하게 된다. 젊은 과학자가 보유하고 있는 타임머신 제작법은 자신이 알아낸 것이 아니라, 미래의 자신으로부터 전수받은 것이기 때문이다.
- '빌커(Bilker)'의 역설: 미래에 발생할 사건을 미리 알고 있는 사람이 그 사건이 일어나지 않도록 무언가를 행함으로써 야기되는 역설이다. 예컨대, 당신이 타임머신을 타고 미래로 갔다가 당신과 '제인'이 결혼하는 장면을 목격하고 현재로 돌아왔다. 그런데 당신은 '제인'과의 결혼을 원치 않았기에 억지로 '헬렌'과 결혼했다. 그러면 당신이 보고 온 미래는 어디로 사라지게 되는 걸까?
- 성 역설: 생물학적으로는 절대 있을 수 없는 일이지만, 당신 자신이 당신의 아버지가 되는 경우이다. 영국의 철학자 '조나단 해리슨(Jonathan Harrison)'의 소설에서 주인공은 자신의 아버지가 되기도 하고, 심지어는 자신을 잡아먹는 황당한 일까지 겪는다. 그리고 '로버트 하인라인(Robert Heinlein)'의 소설 '너희들은 모두 좀비다(All You Zombies)'에 등장하는 주인공은 자신의 아버지이자 어머니, 그리고 딸과 아들의 신분을 두루 거치면서 온 가족의 정체성을 한 몸으로 겪는다. '성 역설(Sexual Paradox)'을 해결하려면 '시간 여행의 복잡한 논리'와 함께 'DNA의 구조'까지 알고 있어야 한다.
2. 시간 역설의 해법
할리우드에서 블록버스터 작품을 만들어내는 시나리오 작가라면 물리법칙쯤은 가볍게 무시할 수도 있다. 하지만 물리학에 진지하게 다루는 물리학자들은 그럴 수가 없다. 위에 열거한 역설적 상황들이 '상대성 이론'과 '양자역학'에 부합되지 않으면 가차 없이 폐기처분해야 한다. 예컨대 '상대성 이론'에 위배되지 않으려면, 시간의 강은 끊임없이 흘러야 한다. 실제의 강은 댐으로 막을 수 있지만, 시간의 흐름은 어느 누구도 막을 수 없다. 일반 상대성 이론에서 시간은 완만한 곡률을 가진 연속적인 면으로 표현되며, 이 면은 결코 찢어지거나 구겨지지 않는다. 시간 면의 '위상(Topology)'는 변할 수 있지만, 멈출 수는 없다. 다시 말해서, 당신이 과거로 돌아가 결혼하기 전의 부모를 죽였다고 해도 당신의 존재가 사라질 수는 없다는 뜻이다. 그것은 물리학에 위배되기 때문이다.
현대의 물리학자들은 시간 역설과 관련하여 세 가지 해법을 제시하고 있다.
2-1. 과거를 바꿀수 없으며, 자유의지는 없다.
첫 번째 해결법은 누군가가 과거로 갔다고 해서 역사를 마음대로 바꿀 수 있는게 아니라, '이미 일어났던' 일만 되풀이할 수 있다고 생각하는 것이다. 이런 경우 시간여행자에게는 자유의지라는 것이 없다. 그저 과거에 이미 일어났던 사건을 반복할 수 있을 뿐이다. 따라서 당신이 타임머신을 발명한 후 과거로 날아가서 젊은 자신에게 시간여행의 비밀을 알려주고 싶다면, 당신은 과거에 '미래에서 온 나'로부터 시간여행의 비밀을 전수 받은 경험이 이미 있어야 한다. 즉, 당신이 알고 있는 시간여행의 비밀은 미래에서 온 것이고, 그것은 피할 수 없는 운명이었다. 그러나 이런식으로 생각하면, 당신이 시간여행의 원리를 어떻게 알아냈는지, 그 과정을 설명할 방법이 없다.
2-2. 역설적 상황에 빠지지 않도록 유지하는 힘이 있이 존재한다?
두 번째 해결법은 러시아의 우주론학자 '이고리 노비코프(Igor Novikov, 1929~2007)'의 두 번째 해결법은 과거로 갔을 때 자유의지를 발휘할 수는 있지만, 역설적인 상황이 발생하지 않도록, 자유의지에 한계를 두는 것이다. 예를 들어, 시간의 흐름이 어느 지점에서 갑자기 U-턴을 시도하여 소용돌이를 치게 되었다면, '보이지 않는 손'이 개입하여 역설적인 상황을 미연에 방지한다는 것이다. 그러나 여기에서는 인간의 '자유의지'를 무시하고 있다. 시간여행자가 출생 전의 과거로 돌아가 부모를 만났다면, 그는 자신이 무슨 일이든 마음먹은 대로 할 수 있다고 생각할 것이다. 그러나 '이고리 노비코프'는 이런 상황에서 미래를 바꿀 수 있는 모든 행동들이 '우리가 모르는 물리법칙'에 의해 저지된다고 주장했다. 그는 '타임머신을 타고 과거로 가서 아담을 만난다 해도, 그가 선악과를 따먹지 못하도록 방해할 수는 없다고 굳게 믿었다.
그렇다면 '과거 변경'을 금지하여 '역설적 상황'을 원천봉쇄한다는 그 힘의 정체는 과연 무엇일까? '이고리 노비코프'는 이렇게 말했다. "우리의 자유의지를 제한하는 힘은 비정상적이고 신비한 구석이 있지만 비유적인 설명은 가능하다. 예를 들어, 나의 자유의지는 천장에 거꾸로 붙어서 걷는 것을 원할 수도 있으나, 중력이라는 힘이 그 의지가 실현되는 것을 원천적으로 봉쇄하고 있다. 누군가가 그 일을 시도한다면, 당장 바닥으로 떨어질 것이다. 우리의 자유의지는 이런 식으로 알 수 없는 힘에 의해 제한을 받고 있다."
그러나 '시간 역설(Time Paradox)'은 자유의지가 아예 없는 무생물이 과거로 이동했을 때 나타날 수도 있다. 예를 들어, 마케도니아의 '알렉산더 대왕'과 페르시아의 '다리우스 3세'가 제국의 운명을 걸고 전쟁을 벌이기 직전인 기원전 330년으로 타임머신을 세팅해놓고 자동 기관총 수천 자루와 고대어로 적힌 사용설명서를 '다리우스 3세'에게 전송한다면, 유럽의 역사는 송두리째 바뀔 것이다.
사실 과거사가 아주 조금만 달라져도 현재에 미치는 영향은 얼마든지 막대해질 수 있다. '카오스 이론(Chaos Theory)'에서는 이런 효과를 '나비효과(Butterfly Effect)'라고 부른다. 지구의 날씨가 형성되는 중요한 시점에 나비 한 마리가 날갯짓을 했다면, 그 여파는 엄청난 폭풍으로 나타날 수도 있다. 이와 마찬가지로, 아주 사소한 물건을 과거로 보냈다 해도 그것 때문에 역사가 바뀔 가능성은 얼마든지 있다는 것이다.
2-3. 역설적인 상황이 발생할 때마다, 우주가 여러 개로 갈라진다.
'시간 역설(Time Paradox)'을 해결하는 또 다른 방법은 '여러 갈래로 갈라지는 시간'을 허용하는 것이다. 즉, 역설적인 상황이 발생할 때마다 우주가 여러 개로 갈라진다고 생각하는 것이다. 이 경우에 당신은 과거로 가서 당신의 부모를 살해할 수 있다. 그러나 이 사건은 원래 당신이 살고 있던 우주가 아닌 또 다른 평행우주에서 발생한 사건이다. 다시 말해서, 당신이 출생 전의 과거로 돌아가 장래의 부모를 살해했다면, 그 후의 모든 사건들은 다른 우주에서 진행된다고 생각하자는 것이다. 물론 당신의 부모가 무사하여 당신이 태어나는 우주도 '부모 소급 살인사건'의 영향을 받지 않은 채 별개로 존재한다.
'평행우주(Parallel Universe)'에 기반한 이 논리는 모든 가능한 양자적 세계가 여러 개의 우주 속에 공존한다는 것을 기본 가정으로 삼고 있다. 이 이론을 수용하면 '미스너의 우주'에서 복사 에너지가 무한대로 발산하는 문제를 피해 갈 수 있다. 다중우주에서 경계를 통과한 복사는 같은 우주로 재등장하지 않고, 다른 우주로 진입하기 때문이다. 이것은 양자역학과 관련된 가장 심오한 질문이기도 하다. 상자 속의 고양이는 어떻게 '살아 있는 상태'와 '죽어 있는 상태'를 동시에 취할 수 있는가?
3. '시간 여행'을 다룬 SF 소설
| 작품 | 작가 | 출판연도 |
| 20세기의 추억 | 1733년 | |
| 미싱 원스 코치 | 1838년 | |
| 크리스마스 캐롤 | 찰스 디킨즈(Charles Dickens, 1812~1870) | 1843년 |
| 아서 왕국의 코네티컷 양기 | 마크 트웨인(Mark Twain, 1835~1910) | 1889년 |
| 타임머신 | 허버트 조지 웰스(Herbert George Wells, 1866~1946) | 1895년 |
| 제5도살장 | 커트 보니것(Kurt Vonnegut) | 1922년 |
| 영원의 끝 | 아이작 아시모프(Isaac Asimov) | 1955년 |
| 은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서 | 더글러스 애덤스(Douglas Adams) | 1979년 |
| 야누스의 방정식 | 스티븐 그레고리 스프루일(Steven Gregory Spruill, 1946~) | 1980년 |
| 타임라인(Timeline) | 마이클 크라이튼(Michael Crichton) | 1999년 |
| 랜트(Rant) | 척 팔라닉(Chuck Palaahniuk) | 2007년 |
- 20세기의 추억(1733): 시간 여행의 향한 열망은 인류의 역사만큼 오래되었지만, 시간 여행과 관련된 최초의 글을 남긴 사람은 18세기의 '사무엘 매던(Samuel Madden)'이었다. 그가 1733년에 발표한 소설 '20세기의 추억(Memories of Twentieth Century)'에서는 한 천사가 1997년에서 250년 전인 1747년으로 날아와 영국대사에게 미래 세계의 이야기를 들려준다.
- 미싱 원스 코치(1838): 1838년에 발표된 단편소설 '미싱 원스 코치(Missing One's Coach)'에서는 스승을 기다리던 무명의 화자가 어느 날 갑자기 천년 전의 과거로 뛰어 들어가서 한 수도승을 만나 향후 천년의 역사를 들려준다. 그리고 또다시 이상한 힘에 끌려 현재로 되돌아왔으나, 시간 여행을 하는 동안 스승을 잃게 된다.
- 크리스마스 캐롤(1843): 1843년에 출간된 '찰스 디킨즈(Charles Dickens, 1812~1870)'의 소설 '크리스마스 캐롤(Christman Carol)'도 따지고 보면 시간 여행에 관한 이야기다. 여기서 구두쇠 스크루지는 과거와 미래를 넘나들며 별로 바람직하지 않은 자신의 모습을 목격한다.
- 아서 왕국의 코네티컷 양키(1889): '마크 트웨인(Mark Twain, 1835~1910)'의 1889년 작품 '아서 왕궁의 코네티컷 양키(Connecticut Yankee in King Arthur's Court)'에서도 시간 여행을 도입했다. 19세기에 미국의 한 양키가 돌연 시간 여행을 하여 아서왕이 다스리던 서기 528년으로 떨어진다. 그는 죄수로 수감되어 화형 당할 위기에 처했으나, 다행히도 바로 그날 일식이 있었다는 사실을 이미 알고 있었기에, "나는 태양을 사라지게 할 수 있다."고 호언장담한다. 잠시 후 정말로 일식이 일어나자 겁에 질린 군중들은 '자유를 줄 테니 태양을 돌려달라'고 애원한다.
- 영원의 끝(1955): '아이작 아시모프(Isaac Asimov)'의 소설 '영원의 끝(The End of Eternity)'에는 역설적 상황을 방지하는 '시간 경찰'이 등장한다.
3-1. 소설 '타임머신'
- 출판 연도: 1895년
- 작가: 허버트 조지 웰스(Herbert George Wells, 1866~1946)
'시간 여행'을 소재로 한 이야기의 고전으로는 유명한 영국의 소설가인 '허버트 조지 웰스(Herbert George Wells, 1866~1946)'의 1895년에 발표된 소설 '타임머신(The Time Machine)'이 있다. 이 소설은 1960년과 2002년에 영화로 만들어져 널리 알려져 있기도 하다. 이 소설에서는 시간을 '제4의 차원'이라고 생각하고, 3차원의 공간과 마찬가지로 오갈 수 있다고 설정했다. 시간을 공간의 3차원에 더해 제4의 차원으로 생각한 점에서는, '알베르트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~1955)'이 1095년에 발표한 '상대성 이론'보다 앞서 있다고 할 수 있다. '상대성 이론(Theory of Relativity)'은 '시간(Time)'과 '공간(Space)'을 다루는 물리학 이론이다.
타임머신을 타고 80만 년 미래로 간 주인공은 인류가 두 부류의 종족으로 나뉘어져 있음을 알게 된다. 미래의 지구는 따뜻한 햇살 아래에서 춤을 추며 한가롭게 과일을 따먹고 사는 '일로이족(Elois)'과 지하세계에서 살면서 밤마다 지상으로 올라와 '일로이족'을 사냥하는 '물록족(Moorlocks)'으로 양분되어 있었다. '물록족'은 '일로이족'을 먹고사는 식인 종족이었다.
3-2. 소설 '야누스의 방정식'
- 출판 연도: 1980년
'스티븐 그레고리 스프루일(Steven Gregory Spruill, 1946~)'의 소설 '야누스의 방정식(Janus Equation)'은 시간 여행의 역설을 다룬 대표적인 작품으로 꼽힌다. 시간 여행의 비밀을 알아낸 천재적인 수학자가 한 여자를 만나 그녀의 과거에 대해 아무것도 모른 채 사랑에 빠진다. 얼마 후 그는 자신의 연인이 과거에 외모를 크게 바꾸는 성형수술을 받았으며, 원래는 남자였는데 성전환수술을 통해 여자가 되었다는 충격적인 사실을 알게 된다. 그리고 마침내 알아서는 안 될 최종 비밀까지 알게 된다. '그녀'는 미래에서 온 '자기 자신'이었던 것이다. 결국 그는 다른 사람이 아닌 자기 자신과 사랑을 나눴던 셈이다.
그러면 이쯤에서 다음과 같은 의문이 떠오를 수 있다. 이들 사이에 아이가 태어나면 어떻게 될까? 이 아이가 과거로 가서 수학자가 되었다는 소설의 첫머리와 똑같은 일을 겪으면서 아버지이자 어머니, 그리고 아들이자 딸이 되는 것이 과연 가능할까? 아무리 소설이라고 해도, 성전환수술을 통해 여자가 된 예전의 남자가 임신을 할 수는 없을 것이다.
4. '시간 여행'을 다룬 SF 영화
| 영화 | 개봉 연도 |
| 슈퍼맨1 | 1979년 |
| 터미네이터 | 1984년 |
| 백 투 더 퓨처 | 1985년 |
| 시월애 | 2000년 |
| 동감 | 2000년 |
| 이프 온리 | 2004년 |
| 나비 효과 | 2004년 |
| 타임코드 | 2005년 |
| 서머 타임머신 블루스 | 2005년 |
| 타임크라임 | 2007년 |
| 시간 여행자의 아내 | 2009년 |
| 소스코드 | 2011년 |
| 미드나잇 인 파리 | 2011년 |
| 맨 인 블랙 | 2012년 |
| 어바웃 타임 | 2013년 |
| 인터스텔라 | 2014년 |
| 엑스맨: 데이즈 오브 퓨쳐 패스트 | 2014년 |
| 엣지 오브 투모로우 | |
| 타임 패러독스 | 2014년 |
| 백 투더 비기닝 | 2015년 |
| 싱크로닉 | 2019년 |
| 터미네이트: 다크 페이트 | 2019년 |
| 테넷 | 2020년 |
| 시간여행: 과거에 갇힌 남자 | 2021년 |
| 내일의 전쟁 | 2021년 |
| 2067 | 2021년 |
| 투모로우 워 | 2021년 |
- 슈퍼맨 1(1979): 영화 '슈퍼맨 1'에서 영웅 슈퍼맨은 자신이 근무하는 신문사의 동료인 '로이스 레인'이 죽자, 하늘로 날아올라 초광속으로 지구를 맴돌아서 시간이 거꾸로 흐르게 만든다. 지구의 자전이 서서히 느려지다가 멈추고, 결국은 자전 방향이 바뀌면서 과거로 거슬러간다는 설정이다. 해변에서는 파도가 거꾸로 일고 무너진 댐이 기적적으로 복구되며, 결국 죽었던 '로이스 레인'도 되살아난다.
- 터미네이터(1984): 그리고 '제임스 캐머런'의 영화 '터미네이터'에서는 '정보 역설'을 고스란히 담고 있다. 이 영화에서는 미래에 만들어진 사이보그의 조그만 부품인 '마이크로칩' 하나가 어떤 과학자의 손에 들어가 사이보그들이 대량 생산된다. 다시 말해서, 이 고성능 사이보그를 처음부터 발명한 사람이 아예 존재하지 않는다는 것이다.
- 백 투 더 퓨쳐(1985): 1985년에 개봉한 SF·코미디 영화 '백 투 더 퓨쳐(Back to the Future)'에서도 타임머신을 이용한 시간 여행을 재미있게 그려냈다. 과거로 돌아간 주인공 '마이클 제이 폭스(Michael J. Fox)'는 자신도 모르게 자신의 부모의 사랑을 방해한다. 그러다 주인공은 부모가 결혼하지 않으면 자신은 태어나지 않게 된다는 것 을 깨닫게 된다. 아버지와 어머니가 만나지 못하면 자신의 존재가 사라지게 되기 때문에, 역사를 원래대로 되돌리려고 분투한다는 내용이다.
- 서머 타임머신 블루스(2005): 일본의 공상 과학 코미디 영화 '서머 타임머신 블루스(Summer Time Machine Blues)'도 '시간 여행'과 관련된 작품으로, 2005년에 공개되었다. 에어컨의 리모콘이 부서져서, 타임머신을 타고 과거로 돌아가 부서지기 전의 리모컨을 가져오려고 한다는 그야말로 자유분방한 스토리를 가지고 있다. 하지만 잘 살펴봐야 할 것은 '시간 여행 작품'으로는 드물게 패러독스가 생기지 않도록 스토리의 앞뒤를 잘 맞추고 있다는 점이다. '시간 패러독스(Time Paradox)' 문제를 과학적으로 생각해 보는 데 참고가 될 만한 영화라고 생각된다.