[과학story] 4차원의 세상, 경험하는 방법

타임머신은 가능할까?

우리는 차원을 숫자로 구분한다. 1차원은 선, 2차원은 면, 3차원은 입체, 그리고 4차원은... 과연 무엇일까? 누군가는 시간이라고도 하고, 눈에 보이지 않는 또 다른 '공간'이라고도 한다. 4차원은 우리 일상과는 너무도 다른 개념처럼 상상조차 하기 힘든게 사실이다. 하지만 정말 우리는 4차원을 전혀 경험하지 못할까? 이 글은 그 질문에 대해 차근차근 풀어보려 한다.

우리가 몸으로 느끼는 세계는 세 가지 방향으로 움직일 수 있다. 앞뒤, 좌우, 위아래. 이 세 가지가 우리가 사는 세계의 기본 틀이다. 그래서 우리는 이 세계를 3차원이라고 부른다. 여기에 시간이라는 요소가 더해지면, 과거에서 현재로, 현재에서 미래로 나아가는 흐름이 생긴다. 이것이 바로 4차원 시공간이라는 개념이다.

그러나 시간은 단순히 덧붙이는 '축'이 아니다. 우리가 겪는 현실의 모든 일은 시간 속에서 일어난다. 밥을 먹는 것도, 잠을 자는 것도, 친구를 만나는 것도. 시간의 흐름이 없이 우리는 아무것도 될 수 없다. 그렇다면 시간은 우리가 실제로 "살고 있는 차원"인 셈이다. 그리고 4차원을 느껴야, 비로소 미래를 예측하고 나아갈 수 있게 된다.

4차원은 눈에 보이지 않는다?

많은 사람들은 4차원이 보이지 않는다는 이유로 존재를 그것을 믿기 어렵다고 말한다. 하지만 2차원 세계에 사는 생명체가 있다고 상상해보자. 이 생명체는 평면 위에 존재하며 위나 아래로는 움직일 수 없다. 그런 생명체에게 3차원 구슬을 보여준다면, 그들이 볼 수 있는 것은 단지 원이 점점 커졌다가 작아지는 현상일 뿐이다. 왜냐하면 그들이 이해할 수 있는 세계는 오직 2차원이기 때문이다.

우리도 마찬가지다. 4차원이 있다고 해도 우리는 그것을 직접 볼 수 없다. 하지만 그렇다고 해서 그것이 없다고 말할 수는 이유는 4차원 세계 우리가 간접적으로 느끼고 행동 속에서 확인하는 것이기 때문이다.

4차원을 경험하는 네 가지 방식

첫 번째는 시간을 체감하는 경험이다. 우리는 매일 아침 눈을 뜨고, 저녁이 되면 잠이 든다. 오늘이 지나고 내일이 오고, 일주일, 한 달, 일 년이 흐른다. 이것은 단순히 날짜가 바뀌는 일이 아니다. 우리 몸은 나이를 먹고, 감정은 변하며, 기억은 쌓인다. 시간은 모든 것을 바꾼다. 그리고 우리는 그 변화 속에서 살아간다. 이것이 바로 우리가 4차원을 "살고" 있다는 증거다.

두 번째는 운동과 위치의 변화다. 우리가 한 장소에서 다른 장소로 이동하는 것은 단지 공간의 이동처럼 보이지만, 사실은 시간과 함께 일어난다. 예를 들어, A 지점에서 B 지점까지 걸어가는 동안 우리는 단지 공간을 이동한 것이 아니라, 그만큼의 시간을 함께 쓴 것이다. 이때 시간은 우리 움직임의 '깊이'처럼 작용한다.

세 번째는 예측과 계획이다. 우리는 미래를 미리 생각하고 준비할 수 있다. 시험 공부를 하거나 여행을 계획할 때 우리는 아직 오지 않은 시간을 '활용'한다. 이는 어떤 단순한 감각이 아니다. 우리는 과거의 경험과 현재의 조건을 바탕으로 미래의 상태를 그려본다. 여기에는 기억의 호출, 상황의 분석, 확률의 평가가 포함된다. 이처럼 '예측'은 시간이라는 눈에 보이지 않는 축 위에 정보 조각을 나열해서 미래를 연결해보는 행위이며, 계획은 그 축 위에 나아갈 미래의 경로를 설정하는 과정이다. 이는 4차원을 단지 '사는' 것을 넘어서, 인간이 의식적으로 '다루고 있는' 증거다.

네 번째는 언어와 의식의 확장이다. 인간은 시간을 단어로 표현한다. 내일, 어제, 곧, 나중에, 그리고 과거형이나 미래형 문법을 사용하며, 시제를 통해 시간 축을 다룬다. 또한 철학이나 과학을 통해 시간의 본질을 사유하고, 문학과 영화에서 시간 여행이나 순서의 역전 같은 개념을 탐색한다. 이런 창조적 활동은 우리가 시간이라는 차원을 '개념화하고 조작'할 수 있다는 사실을 드러낸다.

예술과 과학에서의 4차원

예술과 과학은 우리가 이해하기 어려운 개념을 표현하고 해석할 수 있는 중요한 도구다. 예술가들은 그림이나 조형을 통해 보이지 않는 세계를 표현하려 한다. 어떤 작가는 시간의 흐름을 한 장의 그림 안에 담기도 한다. 단순한 정적 이미지가 아니라, 사건의 연속을 하나의 시각적 언어로 녹여내는 것이다. 그것은 시간이라는 차원을 공간처럼 끌어낸 예술적 실험이다.

과학자들은 수학과 물리학을 이용해 4차원을 수식으로 다룬다. 상대성 이론은 4차원 시공간이라는 개념을 통해 우주의 움직임을 설명한다. 그리고 현대의 인공지능, 양자컴퓨팅, 데이터 분석 기술은 고차원 공간을 계산하고 활용할 수 있게 해준다. 우리가 모르는 사이에, 이미 우리의 스마트폰과 컴퓨터는 4차원을 넘나드는 계산을 수행하고 있다.

4차원을 조작하는 방법