시간이란 무엇일까. 시계 속 바늘의 규칙적인 흐름이 시간일까. 아니면 시계는 인간이 만들어 낸 도구이므로 진정한 시간이 아닌가. 안타깝게도 인간은 아직 시간의 실체를 정확히 알고 있지 못하다. 어쩌면 인간인 한 알 수 없을지도 모른다. 우리는 단지 일상생활 속의 경험으로부터 혹은 추상적인 형이상학적 사유를 통해 혹은 과학적인 방법을 동원해 시간이 진정 무엇인지 그 실체에 접근하려 노력할 뿐이다. 시간을 이해하려 한 인간의 역사가 바로 이를 말해 준다.

아주 오래전부터 인간의 삶에서 시간이란 곧 절대 시간을 의미해 왔다. 시간은 우리의 의지나 장소, 물리적 환경에 상관없이 항상 일정하게 흐르며, 그저 과거에서 출발해 현재를 지나 미래를 향해 끝없이 날아가는 되돌아올 수 없는 화살인 양 이해됐다. 이는 일상생활로부터 경험적으로 유추한 결과로서 통상적으로 받아들이는 생각이다.

시간에 대한 이 같은 일상적 관념은 기원전 5세기경에 서양사상을 낳은 그리스 철학자에 의해 형이상학적으로 한층 심화해 강조됐다. 사물의 지속을 관찰하고 사건의 계기적 발생을 인지하기 위해 사물과 사건 이전에 이를 규정하는 근거로서 시간이 먼저 존재해야 한다는 것이다. 그러다 보니 시간은 인간이 결코 손댈 수 없는, 신 또는 창조자의 영역에 속하는 어떤 절대적인 것으로 간주됐다. 우리가 전혀 아무 작용도 할 수 없는 우리의 ‘저편’에 있는, 그래서 인간은 그 앞에서 무력해질 수밖에 없는 시간으로.

시간이 우리의 생을 포함해 자연의 모든 현상의 질서를 정하는 기준 틀이라는 이러한 오래된 생각은 17세기 중반까지만 하더라도 형이상학적으로 당연하게 받아들인 것일 뿐 사실 과학적인 근거가 있었던 것은 아니었다. 그런데 17세기 후반 근대 물리학의 아버지로 불리는 영국의 과학자 뉴턴은 이러한 전통적 생각에 과학적 신뢰를 덧붙였다. 즉 이 시간개념을 바탕으로 물체의 운동을 수학적으로 기술하고, 우리가 사는 거시 세계에서의 자연현상을 매우 성공적으로 설명·예측한 것이다. 이러한 성공은 뉴턴 과학의 기반이 된 절대시간이 어쩌면 자연에 실제로 존재할 수 있다는 믿음을 만들었다. 어떤 과학이 성공한 경우 그 과학에 사용된 기본개념이 존재세계를 잘 그려낸다고 생각하는 것은 매우 자연스럽고 합리적이다.

이중원 서울시립대 교수·과학철학

이후 뉴턴의 시간개념을 비판하는 철학적인 논쟁도 있었지만, 보다 결정적인 반박은 20세기 초 아인슈타인의 상대성 이론의 등장에서다. 특수 상대성 이론에 따르면 시간의 흐름은 관측자의 운동 상태에 따라 달라지는데, 빛의 속도에 가깝게 빠르게 등속도로 운동하는 우주선 안에서의 시간은 지구에 있는 관측자가 볼 때 훨씬 느리게 흐른다. 가령 빠른 우주선을 타고 머나먼 우주여행을 떠난 아버지의 나이는 지구에 남겨둔 딸의 나이와 어느 순간 같아질 수 있다.

일반 상대성 이론에서는 우리가 어떤 중력장에 있느냐에 따라 시간의 흐름이 달라지는데, 중력장이 센 무거운 별일수록 시간은 더욱 더디게 흐른다. 최근 이목을 끌었던 영화 ‘인터스텔라’를 보면 아인슈타인의 상대성 이론을 반영한 이런 장면이 자주 나온다.

오늘날 상대성 이론은 전 우주의 현상을 매우 성공적으로 설명·예측하고 있어, 태양계에 한정됐던 과거 뉴턴이론의 성공을 대체하고 있다. 그렇다면 시간은 이제 더 이상 절대적인 기준이 아니라 우리의 운동 상황과 물리적 환경에 따라 상대적으로 달라지는 현상에 불과하다. 그렇다면 이제 인간은 시간의 굴레로부터 조금은 벗어날 수 있게 됐다. 하지만 우리의 의지대로 시간의 흐름을 자유자재로 되돌릴 수는 없기에 완전히 자유로운 것은 아니다. 이것이 가능하게 하려면 아인슈타인의 상대성 이론을 뛰어넘어 시간 여행이 가능함을 보여주는 새로운 과학의 등장을 기다려야 할 것이다. 그날이 오면 인간은 진정 시간으로부터 자유로운 존재가 되지 않을까.

이중원 서울시립대 교수·과학철학