시간의 환상(The Illusion of Time)
해가 지는 해변에 서서 파도가 밀려오는 것을 지켜보는 것을 상상해 보자. 황금빛이 물에서 반사되고, 잠시 시간이 멈춘 것처럼 느껴진다. 이제 이것을 바쁜 일상의 서두름과 대조해 보자. 몇 시간이 눈에 띄지 않게 흘러가고, 아침이 순식간에 오후로 섞이는 듯한 느낌이다. 이 두 순간에 시간은 왜 다르게 느껴질까? 무엇이 시간을 늘리고, 줄이고, 때로는 완전히 사라지게 할까?
시간에 대한 우리의 경험은 인간 의식의 가장 신비로운 측면 중 하나이다. 그것은 우리가 볼 수 있거나, 만질 수 있거나, 우리의 감각으로 직접 측정할 수 있는 것이 아니다. 대신 시간은 우리의 뇌가 구성하는 것으로 볼 수 있다. 주의, 기억, 감정으로 엮인 지각이다. 하지만 우리가 경험하는 시간 자체가 실제가 아니라면? 시간의 흐름이 그저 환상이라면?
우리는 이 신비를 이해하려면 두 가지 분야의 탐험을 해야 한다. 하나는 인간의 뇌로 들어가는 여행이고, 다른 하나는 물리학의 심오한 세계로 들어가는 여행이다.
시간을 창조하는 마음(A Mind That Creates Time)
뇌의 깊은 곳에 초를 세며 똑딱거리는 시계는 없다. 시간은 신경계 네트워크를 통해 생성되며, 그것들은 우리가 시간의 흐름을 인식하는 방식을 형성하는 데 역할을 한다. 눈이 빛을 감지하는 시각이나 귀가 음파를 포착하는 청각과 달리 시간 인식에는 전담하는 감각 기관이 없다. 대신 뇌는 움직임, 기억, 인식의 단서를 사용하여 시간을 조각한다.
새로운 경험이 더 오래 지속되는 것처럼 느껴진 적이 있나? 새롭게 여행하는 나라에서 낮선 도시에서의 첫날은 끝이 없는 것처럼 느껴지지만, 그 다음 주는 쏜살같이 지나가는 것처럼 느껴진다. 이는 기억을 인코딩하는 해마(hippocampus)라는 뇌의 깊은 구조 때문이다. 뇌는 새로운 것을 접하면 세심한 주의를 기울여 더 많은 세부 사항을 기록한다. 나중에 그날을 떠올릴 때, 너무 많은 풍부한 기억이 있어서 늘어진 것처럼 느껴진다. 하지만 하루가 일상이 되면 저장되는 기억이 줄어들고, 회고해보면 시간이 압축된 것처럼 느껴진다.
또 다른 핵심 기관은 기저핵(basal ganglia)으로, 배경에서 작동하여 초 단위로 시간 에 대한 감각을 조절한다. 이 시스템은 주의와 보상에 영향을 미치는 신경전달물질인 도파민(dopamine)에 의존한다. 도파민 수치가 높으면(아마도 흥분할 때) 시간이 빨라지는 것처럼 보인다. 하지만 지루함이나 우울증과 같이 도파민 수치가 떨어지면 시간이 느려지는 것처럼 보일 수 도 있다.
그리고 계획과 의사 결정을 담당하는 전전두엽 피질(prefrontal cortex)이 있다 . 뇌의 이 영역은 과거 경험을 조각하고 미래를 예측함으로써 더 긴 기간(분, 시간, 심지어 년)을 추정할 수 있게 해준다. 그리고 이 모든 시스템은 함께 작동하여 매끄럽고 지속적인 시간 경험을 구성하게 된다.
하지만 여기에 반전이 있다. 시간은 실제로 흐르지 않는다. 시간은 당신의 뇌에 의해 순간순간 창조 되고 있는 것이다.
시간이 존재하는가?
인지과학은 시간에 대한 우리의 경험이 정신적 구성이라고 말하지만, 물리학은 훨씬 더 불안한 가능성을 제기한다. 즉, 우리가 인식하는 시간은 전혀 존재하지 않을 수도 있다는 것이다.
알베르트 아인슈타인은 우리의 상식적인 시간 이해에 처음으로 도전적인 아이디어를 발표하였다. 그의 상대성 이론은 시간이 모든 사람에게 같은 속도로 흐르지 않는다는 것을 보여주었다. 우주선에 탑승하여 빛의 속도에 가깝게 여행한다면, 지구에 있는 사람에 비해 시간이 느려 진다. 중력이 엄청난 블랙홀 가장자리에 있다면, 시간은 기어가는 것처럼 느려 질 것이다. 다른 위치에 있는 두 사람은 완전히 다른 방식으로 "현재"를 경험할 수 있다.
이것은 시간이 보편적이라는 생각을 산산이 부수는 것이다. 대신 시간은 상대적으로 되었고, 운동과 중력에 의해 형성되었다. 하지만 그 의미는 더욱 깊어졌다.
일부 물리학자들은 시간의 흐름 자체가 환상이라고 주장한다. 블록 우주 이론(block universe theory)에 따르면, 과거, 현재, 미래는 모두 동시에 존재한다. 우주를 거대한 시-공간 블록으로 상상해보자. 모든 사건(당신의 탄생, 바로 이 순간, 심지어 죽음)이 이미 존재한다. 우리가 시간이 앞으로 가는 것을 경험하는 이유는 시간이 실제로 흐르기 때문이 아니라 우리의 뇌가 시간을 그렇게 인식하도록 만들어졌기 때문이다.
이 아이디어는 불안한 질문을 던진다. 만약 미래가 이미 존재한다면, 그것은 우리에게 자유의지가 없다는 것을 의미할까? 만약 모든 순간이 이미 시공간 구조에 정해져 있다면, 우리의 선택 감각은 또 다른 환상일 뿐일까?
일부 물리학자들은 훨씬 더 급진적인 입장을 취한다. 그들은 시간이 전혀 근본적이지 않을 수도 있다고 제안한다. 온도가 분자의 운동에서 나오는 것처럼 더 깊은 물리 법칙의 새로운 속성일 수 있다. 현실의 가장 작은 규모를 지배하는 양자 역학은 일상 생활에서 하는 방식으로 시간을 다루지 않는다. 양자 수준에서 입자는 명확한 과거나 미래를 경험하지 않는다. 입자는 다른 것과 상호 작용할 때까지 확률의 상태로 존재한다.
시간 자체가 인간이 만들어낸, 현실에 대한 우리의 제한된 인식의 부산물일 수 있을까?
시간이 없는 우주?
시간이 근본적이지 않다면, 그것은 우리의 존재에 어떤 의미가 있을까? 모든 순간이 동시에 존재한다면, 왜 우리는 "지금"만 경험할까? 일부 과학자들은 그 답이 엔트로피(entropy)에 있다고 믿는다. 즉, 우주의 무질서가 증가하는 경향을 말한다.
커피 한 잔을 생각해 보자. 커피를 저으면 액체가 소용돌이치며 패턴이 생기고 결국 균일한 혼합물이 된다. 커피가 저절로 풀리는 것을 본 적이 없다. 이것이 엔트로피의 작용이다. 체계는 질서에서 무질서로 이동한다. 시간의 화살은 시간이 실제로 앞으로 나아가기 때문이 아니라 우리 우주가 엔트로피가 증가하는 경로를 따르기 때문일 수 있다.
과거의 기억은 저장하지만 미래의 기억은 저장하지 않는 우리의 뇌는 엔트로피의 증가와 일치하기 때문에 시간을 이 한 방향으로 인식하도록 배선되어 있을 수 있다. 하지만 어떻게든 우리가 인간 지각의 제약 밖에서 현실을 볼 수 있다면, 시간이 전혀 "움직이지" 않는다는 것을 알 수 있을지도 모른다.
댓글