1. 시간과 공간, 물리학의 해석은 무엇이 다른가?
우리가 일상적으로 인식하는 시간과 공간은 매우 직관적입니다. 시계는 시간을 측정하고, 자는 공간을 재며, 우리는 이 두 개념을 당연한 실재로 받아들입니다. 하지만 현대 물리학은 이 직관을 깊이 있는 의심의 대상으로 삼고 있습니다. 아인슈타인의 일반상대성이론은 이미 100년 전, 시간과 공간이 절대적인 것이 아니라 중력과 질량에 따라 휘어지고 느려지는 유동적인 구조임을 밝혀냈습니다.
그 결과, 시간은 하나의 '흐름'이 아니라 좌표계 상의 축으로 간주되며, 공간 역시 물체가 존재하는 빈 그릇이 아닌, 상호작용의 장이라는 개념으로 대체됩니다. 즉, 시간과 공간은 고정된 배경이 아니라, 우주 안의 물리적 사건들이 만들어내는 산물이라는 것입니다.
양자역학에서도 시간과 공간의 해석은 극히 미묘합니다. 대부분의 양자이론은 시간을 '절대적 배경'으로 설정하지만, 양자중력 이론은 이마저도 해체하려 합니다. 특히 루프양자중력에서는 시공간조차도 불연속적인 양자 구조로 되어 있다고 가정하며, 우리가 인식하는 부드러운 시공간은 단지 거시적 환상일 수 있음을 암시합니다. 이처럼 과학은 시간과 공간이 현실의 기초가 아닌, 파생된 개념일 수 있다는 가능성을 제시하고 있습니다.
2. 양자중력과 시공간의 해체: 실재는 얽힘의 그물인가?
양자중력 이론들은 시공간이 더 이상 근본 실재가 아니라고 주장합니다. 루프양자중력에서는 공간이 작은 양자 단위의 루프들로 구성된 그물이며, 시공간은 이 그물의 연결과 변화에서 emergent(출현)된다고 설명합니다. 즉, 시간과 공간은 물리 법칙의 ‘배경’이 아니라, 물리 현상의 결과로 생기는 것 일 수 있습니다.
더욱 주목할 개념은 ‘시공간은 얽힘이다’라는 주장입니다. 이는 얽힘 구조만으로도 우주 내 공간의 형태를 복원할 수 있다는 연구에 기반한 것으로, 정보의 얽힘이 곧 시공간의 구성 메커니즘 일 수 있다는 뜻입니다. 앞서 살펴본 ER=EPR 가설도 이와 연결됩니다. 얽힌 입자 사이의 웜홀이 존재한다면, 시공간의 연결성 자체가 얽힘에서 비롯된다는 것을 암시하는 셈입니다.
이처럼 시공간이 더 이상 '고정된 실체'가 아니라 '정보와 상호작용의 결과'라면, 우리가 느끼는 현실도 시각적·감각적 환영(illusion)일 수 있습니다. 마치 컴퓨터 모니터의 픽셀이 가상세계를 만들어내듯, 얽힘된 정보들이 시공간이라는 무대를 연출하고 있는 것일 수 있습니다. 이 가설이 사실이라면, 우리는 정보 기반의 시뮬레이션적 현실 속에 살고 있는지도 모릅니다.
3. 시간은 흐르는가? ‘지금’의 의미를 물리학이 부정할 때
일상에서 우리는 ‘과거-현재-미래’의 시간 흐름을 절대적이라 느낍니다. 하지만 물리학의 입장은 다릅니다. 아인슈타인의 상대성이론에서는 시간의 흐름은 관측자의 속도와 중력 상태에 따라 달라지며, 절대적인 ‘지금’은 존재하지 않습니다. 우주는 단일한 현재를 공유하지 않으며, 모든 사건은 시공간 속에 고정되어 있는 4차원 구조로 존재할 뿐입니다.
양자역학 역시 시간에 대해 모호한 입장을 취합니다. 대부분의 양자이론은 시간은 ‘외부에서 흐르는 변수’로만 사용되며, 시간 자체를 기술하는 방정식은 없습니다. 일부 이론에서는 시간조차 비양자적 요소로 간주되며, 진정한 양자중력 이론은 ‘무시간 방정식’을 필요로 한다는 주장도 제기됩니다.
이러한 물리학적 시각은 철학적 질문으로 이어집니다. 우리가 느끼는 ‘지금’은 실재일까요, 아니면 인지적 효과일까요? 만약 시간과 공간이 얽힘에서 출현한 구조라면, 우리가 인식하는 시간 흐름은 정보의 처리 방식에 따른 결과일 뿐일 수 있습니다. 다시 말해, ‘시간’은 뇌가 현실을 이해하기 위해 만들어낸 진화적 인터페이스일지도 모릅니다.