브라이언 그린의 지식을 그대로 빌려 봅니다. 흥미로운 소재인 웜홀에 대해서 알아 봅시다.

영화 [인터스텔라] 등에서도 관련 지식이 활용되곤 했습니다.

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우선 킵 손이 제기했던 타임머신의 기본원리를 개괄적으로 이해한 후, 그에 수반되는 문제점과 해결책을 찾아보기로 하자.

웜홀이란, 공간에 나 있는 가상의 터널을 칭하는 용어이다.

산을 관통하는 일상적인 터널은 산의 한쪽 기슭과 반대쪽 기슭을 연결해 주는 일종의 지름길 역할을 한다.

웜홀의 기능도 이와 비슷한데, 일상적인 터널과는 중요한 차이점을 갖는다.

산을 관통하는 터널은 이미 존재하는 공간 속을 가로지르는 지름길이지만(길을 막고 있는 산과 그 산이 점유하고 있는 공간은 터널이 완공되기 전부터 존재했었다), 웜홀은 기존의 공간을 통하지 않으면서 공간상의 한 지점과 다른 지점을 연결시켜 주는 새로운 지름길이다.

일상적인 터널을 제거한다 해도 그 터널이 점유하고 있던 공간은 그대로 남아 있지만, 웜홀을 제거하면 웜홀이 점유하고 있던 공간도 사라진다.

[핵발전소와 쇼핑물을 연결한 웜홀 그림이 제시됨]

웜홀은 공간상에 표현할 수 없다. 좀 더 정확하게 표현하자면 웜홀은 양쪽 끝만 기존의 공간에 연결되어 있고 중간부분은 다른 공간에 속해 있는 통로이다. 당신이 거리를 거닐면서 아무리 하늘을 바라봐도 웜홀은 보이지 않을 것이다.

웜홀을 눈으로 확인하려면 쇼핑몰 안으로 들어가서 웜홀의 한쪽 끝(입구)를 직접 확인하는 수 밖에 없다. 그곳에서 웜홀을 바라보면 반대쪽 입구와 연결되어 있는 핵발전소 내부가 보일 것이다.

그리고 허공에 아치형으로 그림이 그려져 있는데 이 길은 분명히 직선거리보다 길다. 이 모든 것은 웜홀을 가시화시키기 위해 공간에 존재하는 것처럼 그렸기 때문에 발생한 오류다.

그래서 물리학자들이 웜홀을 표현할 때는 다른 그림을 제시하곤 한다. [말굽 자석 모양에 위 아래 극을 연결하는 통로로 이어진 듯한 그림. 검색하면 나올 것임]

이 그림에서 보면 핵발전소와 쇼핑몰을 연결하는 직선경로(지면을 따라가는 직선경로)는 새로운 공간에 나 있는 웜홀보다 확실히 길다.

그림으로 표현하기가 어렵기로 유명한 상대성이론의 기하학을 지면 위에 억지로 구현시키다 보니, 그림 15.3은 실제의 모습에서 많이 왜곡되었다.

그러나 이렇게 부정확한 그림만으로도 많은 부분을 직관적으로 이해할 수 있다.

웜홀이 정말로 존재하는지는 아무도 알 수 없다.

그러나 물리학자들은 일반상대성이론이 웜홀의 존재를 허용한다는 사실을 이미 수십년 전부터 알고 있었다.

1950년대에 존 휠러와 그의 연구동료들은 이 연구를 최초로 시도하여 웜홀이 갖고 있는 수학적 특성들을 체계적으로 규명해 놓았다.

그 후 킵 손과 그의 동료들은 웜홀이 공간을 연결하는 지름길일 뿐만 아니라 시간을 뛰어넘는 지름길도 된다는 놀라운 사실을 발견함으로써, 시간여행의 가능성을 한층 더 높여 놓았다.

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-브라이언 그린 [우주의 구조]를 인용함-​ 

*모든 이미지는 구글 이미지에서 가져왔습니다.*