인간들이 '상대성 이론'을 비밀로 하는 이유 (1)
동물들의 의문점 - 인간은 왜 상대성이론을 비밀로 할까?
고양이는 동물들의 공부 방향에 대해서 아주 단호하다.
"산수를 가르치기 전에 '상대성 이론'을 먼저 가르쳐야 해."
물리학을 공부해 온 고양이에게 '상대성 이론'은 인간이 생각해 낸 개념들 중에 가장 쿨한 아이디어 중 하나이다. 하지만 굉장히 수상한 일이 있는데, 그것은 생일 파티, 상견례 자리, 그리고 친구들이 모인 곳에서 이상하리만치 '상대성 이론'에 대해서는 이야기하지 않는다는 점이다.
상대성 이론은 인간들이 지난 100년 동안 발견한 가장 혁명적인 아이디어임에도 불구하고, 이 주제를 일상에서 거의 입에 올리지 않는 것을 보고 동물들 사이에서는 오래전부터 한 가지 가설이 돌았다. "인간은 중요한 지식을 동물들에게서 숨긴다." 이른바 '영업비밀 은폐설'이었다.
사실 '상대성 이론'이 동물들에게 전혀 낯선 아이디어인 것은 아니다. 고양이나 고슴도치처럼 나름의 공부가 잘 된 동물들은 그 개념을 알고 있는 경우가 있는데, 동물들이 상대성 이론을 알게 된 경위에 대해서는 몇 가지 속설이 전해진다. 대표적으로는 동물을 좋아했던 아인슈타인의 곁을 맴돌던 동물들이 그의 메모를 엿보며 슬쩍 배워갔다는 이야기가 있다. 1)
특수상대성이론과 일반상대성이론의 동물 버전
동물들의 버전으로 인간이 알아낸 특수상대성과 일반상대성 이론을 차례로 설명하면 다음과 같다.
우선, '특수상대성이론'이다. 정지해 있는 얼룩말의 시계가 20초 흐르는 동안, 빠르게 뛰어가는 다른 얼룩말의 시계는 10초밖에 흐르지 않는다. 속도가 빠른 동물의 시간이 더 천천히 흐르는 것이다.
하지만 이야기는 여기서 끝나지 않는다. 뛰어가는 얼룩말의 입장에서 보면, 상황이 정반대로 보인다. 가만히 있던 얼룩말이 오히려 자신에게서 빠르게 멀어지는 꼴이기 때문이다. 그러니 이번엔 뛰어가던 얼룩말이 이렇게 생각한다. "달리기는 내가 하지만 저 녀석이 나한테서 빠르게 멀어지고 있는 거고, 저 녀석 시계가 느리게 흐르네." 결국, 두 얼룩말이 다 똑같이 "상대방의 시간이 더 느리다"라고 인지한다.
다음은 '일반상대성이론'이다. 위 얼룩말들을 보면서 고슴도치는 이런 생각을 한다.
“그럼 내가 달리기를 미친 듯이 하면, 즉 힘을 가하면 시간이 느려지게 만들 수 있겠네.”
고슴도치는 힘을 주기에 따라 세상 어디는 시간이 빠르게 흐르고, 어딘가는 느리게 흐르는 곳으로 만들 수 있다는 사실을 깨달은 것이다. 실제 우주에는 지구, 태양 등 '질량이 있는 물체'이 그렇게 주변의 시간을 느리게 흐르도록 만든다. 예를 들어, 지구처럼 덩치 큰 물체의 가까이에서는 서는 지구의 '카리스마'에 붙잡혀 시간이 마치 '버벅거리는' 듯 천천히 흐르고, 반대로 지구에서 멀리 떨어지면, 지구의 영향이 약해지면서 시간은 훨씬 '자유롭고 빠르게' 흐른다.
이것을 인간 과학자들은 '시공간이 휘어져 있다.' 소설가들은 '시공간이 압축되어 있다.'라는 비유적인 말로 표현을 하는데, 이 '휘어진 시공간' 때문에 중력이 생긴다. 말을 바꾸어 다시 설명하면 물체는 시간이 빠르게 흐르는 곳에서 시간이 느리게 흐르는 곳을 움직여간다.
아래 그림의 깔때기로 빨려내려 가는 고슴도치를 보면 알 수 있듯이, 고슴도치는 휘어진 시공간을 따라 지구를 향해 떨어지고, 이것은 지구가 자신을 향해 끌어들이는 것처럼 보인다. 그리고 이것이 바로 인간들이 말하는 '일반 상대성 이론'이다.
계속....
1) 아인슈타인의 전기를 보면, 그가 '타이거'라는 이름의 고양이를 키웠으며, “새들은 나보다 더 많이 아는 것 같아.”라는 말을 했다고 한다. 상대성 이론이 동물들에게 전파한 주역이 새였는지 고양이였는지는 정확히 알 수 없지만 한 가지는 분명하다. 보안에 허술했던 아인슈타인은 동물들을 과소평가했던 것 같다.