일본 애니메이션 마보로시(원제목: 엘리스와 텔레스의 환상여행)가 넷플릭스를 통해 공개되었다.
1. 영화 ‘마보로시’
(일본 SF 애니메이션, 감독 오카다 마리, 2023)
별로 기대하지 않고 봤는데, 느낌이 참 괜찮았다. 대략적인 내용은 이렇다.
제철소가 마을의 기반인 미후네에서 제철소 폭발사고로 마을이 고립되고 시간마저 멈춰서 버린다. 예전의 일상으로 돌아가도 문제가 없도록 변화를 삼가하자는 분위기 속에서, 중학교 2학년 마사무네는 우울하게 시간을 보내고 있다.
어느 날 마사무네는 같은 반 여학생 무츠미에게 이끌려 제철소의 제5용광로에 가고, 말을 잘 못하고 늑대와 같은 소녀를 만나게 되는데, 소녀는 어딘가 무츠미와 닮아 있다.
제철소 폭발사고 이후로 계속 미후네는 세상에 균열이 가고 있었는데, 어디론가에서 마을로 도착한 소녀는 미후네 신을 달래기 위해 가둬두고 있는 신부이자 제물이었던 것이다. 점점 균열이 커지면서, 마사무네와 미후네 사람들은 자신들의 세상과 자신들이 허상임을 알게 되고, 균열이 생긴 사람들도 사라져 가는 걸 보게 된다. 균열 너머의 또 다른 세상을 보게 된 마사무네는 그곳에서 미래의 마사무네와 무츠미를 보게 되고, 그 딸이 그 소녀라는 걸 알게 된다.
마사무네는 자신과 무츠미를 좋아해 떠나기 싫어하는 소녀를 어떻게든 균열 너머의 바깥세상으로 보내기 위해 애쓰고 마침내 성공한다. 미래 자신들의 딸일 수 있는 소녀를 떠나 보내고, 마사무네와 무츠미는 자신이 사는 세상이 진짜가 아니더라도, 사랑하며 기쁘게 그 세상을 살아가기로 한다.
시간이 흘러 부쩍 자란 소녀는 다시 기차를 타고 폐허 애호가들이나 가끔 찾는 없어진 마을인 미후네를 찾는다.
이미 그곳은 몇 십년전에 폐허가 된 폐쇄된 미후네 제철소인데, 전화를 통해 자신의 안부를 걱정하는 아빠를 안심시키며 소녀는 익숙하게 제철소 제5용광로를 찾고 추억에 젖는다.
이 애니메이션, ‘마보로시’는 엄밀히 말하자면 SF는 아니고 판타지에 가깝다. 하지만 이게 바로 SF와 판타지의 모호한 결합이라는 일본 SF 장르의 특징이기도 하다.
’마보로시’는 서로 다른 차원과 시간의 공존과 함께, 자신의 세상이 허상일지라도 그 세상을 열심히 치열하게 살아야겠다는 등장인물의 서사가 매우 감동적인 작품이다. 이 작품은 SF 장르인 사이버펑크에서 파생한 스팀펑크 장르의 분위기도 느낄 수 있고, 서로 다른 차원의 시간 여행이라는 SF 주제도 느낄 수 있었다.
애니메이션 ‘마보로시’를 보고, 이번 포스팅에서는 시간 여행의 주제에 대해 살펴볼까 한다.
시간 여행은 오랜 시간동안 철학자와 과학자는 물론, 작가와 일반 대중 모두의 호기심을 자극해 온 매력적인 개념이다. 인간은 천성적으로 호기심이 많은 존재이기도 하고, 시간 여행을 통해 과거와 미래를 볼 수 있다는 기대는 우리의 상상력을 자극하기 때문이다. 시간 여행을 통해 우리는 과거로 돌아가 실수를 바로잡았으면 하는 두번째 기회에 대한 열망을 충족시킬 수 있고, 현재의 한계를 극복할 수 있다. 그리고 무엇보다도 이 시간 여행의 개념은 과거로 말미암은 현재의 존재라는 인과 관계와 결정론에 대한 문제제기와 질문을 던지기 때문에 흥미롭다.
우리는 기본적으로 시간은 무조건 한쪽으로 흐르는 것이며, 그 시간대에 어느 한 지점에 우리는 존재할 뿐이라는, 선형적인 시간의 개념을 가지고 있다. 이런 우리들에게 물리적으로 시간을 앞뒤로 이동한다는 시간 여행이란 개념은 철학적, 과학적, 본질적인 부분에 있어 우리를 대단히 매혹시키는 주제가 아닐 수 없다.
그럼 시작해 보자.
작품이나 장르에 대한 소개보다는 우선 시간 여행의 이론과 역설을 소개하고자 한다. 처음엔 다소 지루할 수 있지만, 곱씹어 볼 수록 흥미로운 개념이 아닐 수 없다.
2. 시간 여행의 이론 4가지
1) 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론
20세기 초에 공식화된 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론은 공간과 시간에 대한 우리의 이해를 근본적으로 변화시켰다.
특수 상대성 이론은 서로 다른 운동 상태에 있는 관찰자가 시간을 다르게 경험할 수 있다는 것을 보여주며, 일반 상대성 이론은 중력이 시간의 흐름에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 설명하고 있다. 두 이론 모두 관찰자의 기준 프레임에 따라 시간이 더 느리게 또는 더 빠르게 움직일 수 있는 시간 팽창이라는 개념을 제시하고 있다.
2) 웜홀과 시공간의 굴곡
웜홀은 우주 안의 서로 다른 두 지점을 잠재적으로 연결할 수 있는 가상의 시공간 터널이다.
일반 상대성 이론에 의해 예측되는 이 구조는 시공간의 지름길 역할을 할 수 있다. 아직 웜홀의 존재는 추측에 불과하며, 어느 한 시간대의 유기체를 다른 시간대로 횡단시킬 수 있는 웜홀이 존재할 수 있는지는 증명된 바 없다.
3) 다중 우주 이론
양자역학에 대한 해석에 따르면, 양자들의 운동으로 발생할 수 있는 모든 가능한 결과가 서로 다른 각각의 우주에서 실현될 수 있는 다중 우주의 가능성을 시사하고 있다.
같은 맥락으로 이 이론은 시간 여행이라 부르는 각각 다른 과거, 현재, 미래의 사건들이 존재하는 다중 우주의 여러 지점 사이의 이동 또한 가능할 수 있음을 시사한다.
4) 닫힌 시간 폐곡선(CTC)
닫힌 시간 폐곡선은 시공간에서 스스로 반복하는 경로로, 이론적으로는 과거로의 시간 여행이 가능하다.
CTC의 가능성은 회전하는 블랙홀(케르 블랙홀)과 관련된 일반 상대성 방정식의 특정 해법에서 비롯되는데, 물론 CTC의 존재는 뒤에 설명할 할아버지 패러독스와 같은 여러가지 인과적 역설의 가능성을 내포하고 있다.
3. 시간 여행의 역설 5가지
1) 할아버지 패러독스
할아버지 패러독스는 유명한 사고 실험이자 시간 여행 개념과 관련된 대표적인 역설이다.
시간 여행자가 과거를 바꿀 경우, 특히 자신의 존재에 영향을 미치는 방식으로 과거를 바꿀 경우 발생할 수 있는 잠재적 논리적 모순을 탐구하는데, 기본적으로 아래와 같은 가상의 시나리오로 질문을 던진다.
1) 시간 여행자의 목표 : 어떤 사람이 할아버지가 할머니를 만나지 못하게 하려는 의도를 가지고 시간을 거슬러 올라갔다고 하자.
2) 과거 변경 : 시간 여행자는 조부모의 만남이나 결혼을 성공적으로 방지했고, 결국 자신의 부모 또한 태어나지 못했다.
3) 시간 여행자의 비존재 : 과거 변경을 통해 시간 여행자의 부모도 존재하지 않았다는 논리적 모순이 발생한다. 시간 여행자는 태어나지 않았을 것이고, 태어나지 않았다면 애초에 어떻게 시간을 거슬러 올라가 조부모의 만남을 막을 수 있을까?
이 역설은 명확한 해결책이 없는 끊임없이 반복되는 사고의 루프를 만들어 낸다. 시간 여행자가 자신의 존재를 막는다면 과거를 바꾸기 위해 시간을 거슬러 올라갈 수 없다는 모순이 발생하게 되고, 이 할아버지 역설은 과거에 대한 변화를 고려할 때 발생할 수 있는 잠재적인 복잡성과 논리적 모순을 보여 준다. 이는 원인과 결과에 대한 우리의 직관적인 이해에 도전하며, 특정 시나리오가 자기 모순적인 루프를 초래할 수 있음을 시사하고 있다.
할아버지 역설을 해결하기 위해 몇 가지 해결 방법이나 해석이 제안되고 있다.
- 자기 일관성 원칙
일부 이론가들은 타임라인은 자기 일관성이 있으며, 과거를 바꾸려는 시도는 실패할 수밖에 없다고 주장한다. 이 관점에 따르면 과거의 사건은 이미 예정된 대로 일어났으며, 시간 여행자의 행동은 미리 정해진 순서의 일부라는 것이다.
- 다중 우주 또는 평행 타임라인
또 다른 관점으로는 별도로 존재하는 타임라인 또는 평행 우주가 있다는 주장이다. 과거를 변경하면 변경된 사건이 전개되는 새로운 타임라인이 만들어지지만 원래 타임라인이 지워지지는 않는다는 것이다.
- 노비코프 자기 일관성 원리
물리학자 이고르 노비코프가 제안한 이 원칙은 시간 여행자가 취하는 모든 행동은 미리 결정되어 있으며 기존 타임라인과 일치한다는 것을 의미한다. 시간 여행자의 행동은 항상 인과 관계의 일부라는 것이다.
할아버지 패러독스는 시간 여행에 관한 논의에서 논리적으로 매력적이고 인기 있는 문제점으로서, 시간의 본질과 자유 의지, 과거를 바꿀 경우의 잠재적 결과에 대한 철학적 탐구를 불러일으킨다. 비록 가상의 시나리오이기는 하지만, 시간 역학의 복잡성에 대한 사고와 생각을 자극한다.
2) 부트스트랩 패러독스
부트스트랩 패러독스 또한 시간 여행과 관련된 흥미로운 역설이다.
어떤 사물이나 정보가 시간을 거슬러 올라가서 원래의 출처 없이 스스로 창조의 기초가 되는 경우의 수를 탐구한다. ‘부트스트랩‘이라는 용어는 부트스트랩으로 스스로를 끌어올린다는 의미로, 명확한 시작점이 없는 독립된 루프를 나타낸다.
위의 할아버지 패러독스처럼 시나리오를 통해 질문을 던져 보자.
1) 원작자에게 정보 전달(출처 없는 정보) : 시간 여행자가 셰익스피어 희곡집 한 권(이 책의 출처는 표기하지 않았다)을 과거로 가져가 윌리엄 셰익스피어에게 주었다.
2) 희곡 창작에 영향 : 시간 여행자가 건네 준 책을 손에 넣은 셰익스피어는 이 책을 자신의 이름으로 출판하기로 결정한다. 발표된 희곡은 널리 알려지고 셰익스피어의 희곡으로 유명해 진다.
셰익스피어 희곡의 기원이 분명하지 않다는 점을 고려할 때 역설이 발생한다. 미래에서 가져와서 희곡의 기초로 사용되었지만 원작자나 창작자는 없기 때문이다.
본질적으로 부트스트랩 패러독스는 원인과 결과에 대한 우리의 전통적인 이해에 도전한다.
부트스트랩 패러독스는 정보나 사물이 뚜렷한 출처를 알 수 없이 끊임없이 자신의 과거에 영향을 미치는 루프가 반복되는 문제점이다. 이 역설은 문학에만 국한된 것이 아니라 미래의 정보나 사물이 과거의 창작물에 영향을 미치는 모든 시나리오에 적용될 수 있다.
부트스트랩 패러독스 해결책 또한 할아버지 패러독스의 해결책과 유사하다.
- 자기 일관성 원칙
할아버지 패러독스의 해결방안으로 제안된 것과 마찬가지로, 타임라인은 자기 일관성이 있기 때문에 부트스트랩 패러독스와 같은 사건이 논리적 모순을 일으키지 않고 일어날 수 있다고 주장한다. 이 견해에 따르면 루프는 항상 존재해 왔으며, 이를 변경하려는 시도는 불가능하다.
- 다중 우주 또는 평행 타임라인
할아버지 패러독스의 해결방안으로 제안된 것과 마찬가지로, 평행 타임라인이나 다중 우주가 존재하기 때문에 책을 과거로 가져오는 행위가 새로운 타임라인을 만들 수는 있지만, 책의 기원이 다른 원래 타임라인을 지우지는 않는다고 주장한다.
- 무에서 유를 창조하는 정보 생성
이 관점은 정보가 명확한 출처 없이 저절로 생겨날 수도 있다고 본다.
부트스트랩 패러독스는 원인과 결과의 선형적 진행에 대한 우리의 가정에 도전하고 있으며, 시간의 본질, 인과관계, 시간적 사건 조작의 잠재적 의미에 대한 철학적 논의를 불러일으키는 흥미로운 문제점이다.
3) 존재론적 패러독스
시간 여행의 실존적 역설은 시간 여행의 존재 자체가 개인의 정체성과 존재의 본질에 심오한 영향을 미칠 수 있다는 생각에서 비롯된다.
할아버지 역설이나 부트스트랩 역설과 같이 구체적인 역설과는 다르게, 실존적 역설은 보다 추상적이며 개인의 정체성과 자아의 근본적인 질문을 던진다.
- 시간적 정체성과 연속성의 파괴
개인의 정체성에 대한 우리의 이해는 개인의 과거, 현재, 미래가 서로 연결되어 있다는 시간적 연속성에 의존하는데, 시간 여행은 이러한 연속성을 깨뜨릴 수 있는 가능성을 가지기 때문이다.
- 시간적 단절
시간 여행이 가능하다면 개인은 서로 다른 시점에 존재하는 시간적 단절을 경험한다. 이는 과거와 미래의 자아가 서로 다른 존재일 때 개인 정체성의 일관성에 대한 의문이 제기될 수 밖에 없다.
- 시간적 분열
개인이 과거로 여행하여 과거의 자아와 상호 작용하는 경우, 시간적 분열이 발생한다. 그 사람은 미래에서 온 여행자이자 방문 중인 과거의 자아가 되어 정체성의 분열을 초래할 수 있다.
- 존재의 다양성의 불가피성
시간 여행 시나리오에는 종종 여러 시간대에 걸쳐 한 개인의 여러 버전이 공존하는 경우가 많은데, 이러한 다양성은 단일하고 연속적인 정체성에 대한 전통적인 관념에 도전하는 셈이다.
- 시간적 인과관계와 자율성에 대한 의문
실존적 역설은 자유 의지와 자율성에 대한 의문도 제기한다. 개인의 미래 행동이 과거에 영향을 미칠 수 있다면, 인과관계의 선형적이고 단방향적인 흐름에 의문을 가질 수 밖에 없다.
- 기억과 주관적 경험의 혼동 야기
기억은 개인의 정체성을 정의하는 데 중요한 역할을 한다. 시간 여행 시나리오, 특히 과거에 변화를 가져오는 시나리오는 기억과 개인이 다양한 시간대에 걸쳐 자신의 경험을 인식하는 방식에 복잡성을 증폭시키고 혼동을 줄 수 있다.
존재론적 패러독스를 해결하기 위해서는 논리적 모순을 일으키거나 개인 정체성의 일관성을 훼손하지 않으면서 과거, 현재, 미래의 자아가 공존할 수 있는 일관된 틀을 찾아야 한다. 또한 시간 여행이 존재의 본질에 미치는 영향에 대한 논의와 복수로 존재하는 분열된 타임라인의 가능성, 시간에 대한 결정론적 관점, 다층적이고 비선형적인 존재의 수용 등 다양한 해석이 깊이 있게 선행되어야 한다.
4) 쌍둥이 패러독스
쌍둥이 역설은 특히 특수 상대성 이론과 관련된 상대성 이론의 사고 실험으로, 시간 팽창의 개념과 관련이 있다.
이 역설은 종종 한 쌍둥이가 빠른 속도로 우주를 여행하는 동안 다른 쌍둥이는 지구에 남아 있는 상황에서 나타나는데, 여행 중인 쌍둥이가 돌아왔을 때 정지해 있는 쌍둥이보다 시간이 덜 지났다는 것을 알게 된다는 것이다. 쌍둥이 역설에는 ‘시간 팽창 쌍둥이 역설’과 ‘가속 쌍둥이 역설’이라는 두 가지 버전이 있다.
- 시간 팽창 쌍둥이 역설
이 버전에서는 한 쌍둥이(쌍둥이 A)는 지구에 머물고, 다른 쌍둥이(쌍둥이 B)는 먼 별까지 빠른 속도로 여행 했다가 돌아온다. 특수 상대성 이론에 따르면 물체가 빛의 속도에 가까워지면 시간이 팽창힌디이는 상대성 이론에 따른 시간 팽창 효과로, 정지해 있는 관측자에 비해 움직이는 관측자에게는 시간이 더 느리게 지나가는 것처럼 보인다.
- 가속도 쌍둥이 역설
가속도 쌍둥이 역설은 원래의 시간 팽창 쌍둥이 역설에서는 고려되지 않았던 가속도의 효과를 더한다. 이 버전에서 쌍둥이 B는 먼 별까지 빠른 속도로 이동할 뿐만 아니라 방향을 바꾸어 돌아올 때 가속도도 경험하게 된다. 가속도는 쌍둥이 역설의 대칭성 파괴와 같은 추가적인 효과를 가져오는데, 여행하는 쌍둥이(쌍둥이 B)가 정지한 쌍둥이(쌍둥이 A)보다 덜 늙는다는 것이다. 이는 가속도가 선호하는 기준 프레임을 도입하여 쌍둥이 사이의 대칭을 깨뜨리기 때문이다.
쌍둥이 역설의 해답은 특수 상대성 이론의 원리에 있다.
각 쌍둥이의 관점에서 보면 상대 운동으로 인해 다른 쌍둥이의 시계가 더 느리게 돌아가는 것을 관찰할 수 있다. 그러나 쌍둥이 B가 돌아오면 가속도와 기준 프레임의 변화로 인해 대칭이 깨져 쌍둥이 B의 나이가 더 적게 든다는 것이다.
- 시간 팽창의 쌍둥이 역설 해결책 :
쌍둥이 B가 돌아왔을 때 쌍둥이 A보다 나이가 덜 들었다는 것을 발견하고 시간 팽창 효과를 확인
- 가속도 쌍둥이 역설 해결책 :
가속도가 대칭을 깨뜨리고, 쌍둥이 B가 돌아왔을 때 시간 팽창과 가속도의 영향으로 인해 쌍둥이 A보다 노화가 덜 진행되었다는 것을 인정
다시 말해 공간과 시간 사이의 상호작용을 설명하는 특수 상대성 이론 원리의 내용처럼, 상대 운동으로 인해 시간 팽창이 발생하고 가속도 효과로 인해 추가 고려 사항이 발생한다는 사실을 인식함으로써 우리는 쌍둥이 역설을 해결할 수 있게 된다.
실제 이런 쌍둥이 역설은 빠르게 움직이는 비행기와 인공위성에서 원자시계를 이용한 정밀 측정을 통해 실험적으로 확인되었으며, 이 실험 결과는 특수 상대성 이론의 예측과 일치한다.
5) 정보 패러독스
시간 여행에서 발생할 수 있는 정보 역설이란 정보를 과거로 보낼 때 발생할 수 있는 잠재적 결과에 관한 문제를 말한다.
이는 할아버지 역설, 나비 효과 등 시간 여행과 관련된 다양한 문제점과 역설들과 밀접한 연관을 가진다. 기본적으로 정보 역설은 정보(데이터 또는 메시지)가 시간을 거슬러 전송되는 시나리오에서 해당 정보가 과거의 사건을 변경할 수 있는 가능성이 있다는 것이다.
- 시간적 인과관계와 일관성에 문제가 발생
이 역설은 시간적 인과관계의 일관성에 대한 의문을 제기한다. 미래의 정보가 과거의 사건에 영향을 미칠 수 있다면 원인과 결과가 서로 얽히는 고리를 만들어 논리적 모순이 발생한다.
- 결정론적 관점과 비결정론적 관점
정보 역설은 시간에 대한 결정론적 관점과 비결정론적 관점 모두 문제를 불러일으킨다. 결정론적 세계에서는 사건이 미리 결정된 방식으로 전개되므로 과거를 변경하면 논리적 모순이 발생할 수 있고, 비결정론적 관점에서는 미래로부터 정보를 도입하면 타임라인이 다양하게 나뉘거나, 현실이 대체될 수 있다.
학자들은 정보 역설에 대한 해결책으로 시간 여행의 본질에 논리적 모순을 피하는 닫힌 시간 곡선이나 평행한 타임라인이 포함될 수 있다고 제안하기도 했다.
- 호킹의 연대기 보호 추측
물리학자 스티븐 호킹은 물리학 법칙이 시간 여행의 역설을 초래할 수 있는 닫힌 시간 곡선의 형성을 막을 수 있다는 ‘연대 보호 추측‘을 제안했다. 이 가설은 우주에 논리적 모순을 피할 수 있는 메커니즘이 이미 내재되어 있다는 생각과 일치한다.
- 양자역학과 다중 세계 해석
정보 역설을 해결하기 위한 일부 시도는 양자역학과 다중 세계 해석을 포함시키고 있다. 이 관점에서는 사건의 모든 가능한 결과가 우주의 다른 지점에서 발생하며, 여러 개의 일관된 타임라인을 허용함으로써 역설을 피할 수 있다고 본다.
정보 역설은 시간 여행 개념과 관련된 복잡성과 이론적 난제, 특히 정보를 과거로 보내는 것과 관련된 문제를 강조하고 있는데, 다양한 제안과 추측이 제시되고는 있지만, 정보 역설에 대한 완전하고 보편적으로 받아들여지는 해결책은 여전히 찾기 어려워 지속적인 논쟁을 불러일으키고 있다.
시간 여행의 관한 이론과 역설들은 시간 여행의 개념에 복잡성을 더해 시간의 본질과 시간 조작의 결과에 대한 철학적, 과학적 논의를 자극하고 있다.
이러한 역설들의 존재 자체는 시간 여행에 관한 SF 소설의 흥미로운 내러티브에 도움을 주지만, 물리학자를 포함한 과학계와 철학계 모두 이 역설의 해결과 온전한 이해를 위해 도전과 노력을 기울이고 있다.