유레카 3 -예순한번째이야기
(하느님을 바라보는 인류의 시각도 달라져야 한다. 인간의 위치가 달라졌는데 하느님의 위치는 그대로이다)
3부. 길
23장. 미래 1
* 이 글은 <유레카3>의 61번째 글입니다. 우주와 생명에 대한 철학적 진실을 탐구하고, 그를 바탕으로 새로운 삶의 방식을 제시하고자 합니다. 1부 우주, 2부 생명, 3부 길로 구성되어 있으며, 26장 73편의 이야기로 나뉘어져 있습니다. 이 글을 접하시는 모든 분들이 제가 깨달은 것을 함께 깨달아, 지성의 즐거움을 함께 만끽하며, 인류와 생명의 진보와 진화의 길을 함께 걸어가게 되기를 기대합니다.
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175. [유머] 가장 빨리 가려면
수업 시간에 선생님이 학생들에게 질문을 던진다.
"서울 광화문에 있는 철수가 갑자기 부산 해운대 바다를 보고 싶어졌습니다. 서울에서 부산까지 가장 빨리 가려면 어찌해야 할까요?"
학생들의 대답이 이어졌다.
"비행기를 타고 가야죠. 아무래도 비행기가 가장 빨라요."
그러자 다른 학생이 반발하였다.
"비행기가 빠르긴 하지만 광화문에서 멀리 떨어진 김포공항까지 가야하고, 비행기는 자주 뜨는 것도 아니니 가까운 서울역으로 가서 KTX를 타고 가는 편이 더 빠릅니다."
이 말을 들은 다른 학생이 말하였다.
"그렇게 따지면 서울역까지 가는 시간도 있고, KTX도 기다리는 시간이 있어야하고 부산역에서 해운대까지 가려면 또 다른 교통편으로 이동을 해야 하니까 차라리 승용차를 운전해 고속도로로 부산의 해운대까지 직접 가는 편이 더 빠르지 않을까요?"
학생들의 갑론을박이 이어졌다. 당신은 어찌 가는 것이 가장 빠르다고 생각하는가?
결론이 잘 나지 않자 드디어 선생님이 입을 열었다. 철수가 서울에서 부산을 가장 빨리 가는 방법은
"영희와 함께 가는 것입니다."
학생들은 처음엔 무슨 말인지 몰라 어리둥절하다가 한사람씩 그 뜻을 깨닫고 박수를 치며 동의 하였다.
(사랑하는 사람과 함께라면 아무리 먼 길이라도 절대 지루하지 않다. 당신은 누구와 함께 있을 때 가장 시간이 빨리가는가? 이 말은 당신이 누구를 사랑하고 있는가와 같은 말이다. )
176. 시간은 상대적 개념이다
사랑하는 사람과 같이 있으면 시간은 정말 빨리 간다. 느낌의 시간이 다르다는 것은 누구나 쉽게 알고 있다. 사랑, 좋음과 함께 있으면 시간은 빠르게 가고, 싫음, 어려움, 귀찮음과 함께 있으면 시간은 느리게 흘러간다.
이것은 우리의 감정과 생각이 느끼는 시간의 차이일 것이다.
그러면 물리적으로는 어떠할까? 실제로도 시간이 빠르거나 느리게 갈 수 있을까? 말도 안 된다고 생각할 수도 있다. 그러나 실제로도 시간은 각자에게 다르게 간다. 물리적으로 시간은 속도와 중력의 영향을 받는다. 속도가 빠르면 시간은 점점 느리게 움직인다. 그러다 빛의 속도가 되면 시간은 멈춘다. 또 중력이 커질수록 시간은 느리게 간다. 인터스텔라라는 영화를 보면 주인공이 중력이 아주 큰 첫 번째 별을 방문했을 때 그 별에서의 3시간이 실제로는 21년이었다든가, 후반부에 우주선의 속도를 높이기 위해 블랙홀 주위를 돌게 되는데 여기서의 몇 분이 실제로는 몇 십 년의 차이가 나서 딸이 아빠보다 훨씬 더 늙어버렸다든가 하는 차이를 만들어 낸다.
'그건 영화잖아?'라고 생각하는 건 우리의 고정관념이 만들어낸 중대한 오류이다. 우리는 시간, 질량, 길이와 같은 것들은 절대로 변하지 않는 값이라고 생각한다. 우리는 시간의 차이를 느낄 정도로 그렇게 빠르게 움직이지 않았고, 지구에서만 살기 때문에 중력의 차이가 시간의 흐름을 바꿀 수 있다는 것을 생각할 필요가 없었을 뿐이다. 실제로 지구상에서 가장 중력이 낮은 에베레스트 산 꼭대기와 중력이 가장 센 해수면의 중력 차이로는 3만5천년에 1초 정도의 차이가 날 뿐이다.
뭐야? 그러면 생각할 필요도 없는 값이잖아. 그런 걸 머리 아프게 왜 공부해?
그러나 시대가 변했다. 자동차를 타고 먼 산을 보며 지나가는 이야기를 했었다. 앞에서 보았을 때, 옆에서 보았을 때, 그리고 뒤에서 보았을 때의 산의 모습은 다르다. 산이 변한 게 아니라 인간의 위치가 변한 것이다. 그렇듯 하느님을 바라보는 인류의 시각도 달라져야 한다는 말도 하였다. 인간의 위치가 달라졌는데 하느님의 위치는 그대로이다. 이러한 고정관념이 크게는 민족과 종교세력 간의 전쟁이나 테러가 되고, 예수천국 불신지옥을 외치는 광신이 되고, 작게는 하느님을 성경이나 종교적 관습에 가두어 버리는 편협이 되고, 자기 소원 성취나 들어 주는 기복 신앙이 되는 것이다.
인간이 변했다. 인류가 우주에 접근하고 있다. 이 말은 인류가 신에게 접근하고 있다는 표현과 같다. 인류는 이제 시간의 차이를 느낄 정도로 빠르게 움직이고, 중력의 차이를 생각해야 할 정도로 높이 있는 것도 만들었다. 우주선이나 인공위성이 그것이다.
177. 내비게이션의 시간 보정
우리가 길을 찾는데 너무나 자주 쓰는 내비게이션이라는 기계가 있다. 처음에 나왔을 때에는 속도도 느리고 오차도 커 엉뚱한 곳으로 길을 안내한다든가 더 먼 길이나 시간이 더 걸리는 길로 유도해서 짜증나기도 했었다. 그러나 지금은 제법 똑똑하고 정확해져서 이제는 많은 운전자들이 내비게이션에 의존하여 길 찾기를 하고 운전을 한다. 정확도도 엄청 향상되어서 휴대폰에서 다음 지도나 네이버 지도를 켜면, 내가 있는 위치는 물론이고 골목 하나하나, 모든 건물의 주소와 작은 상점의 이름까지 정말 세세하게 기록되어, 그것을 유용하게 사용하는 나조차도 깜짝 놀랄 정도로 과학기술은 하루하루 변화하고 있다.
이 모든 것이 GPS의 기능과 컴퓨터와 휴대폰의 합작품이다. 지구 위에는 GPS를 관장하는 GPS위성은 총 27대가 하늘에 떠 있어 지구 전체를 커버하고 있다. 이중 3대는 예비용이고 24대가 사용된다.
(지구와 GPS 위성)
이 위성들은 고도 2만Km 상공에서 초속 4Km의 속도로 지구를 돌고 있다. 이렇게 빨리 돌지 않으면 지구 중력에 끌려 지구로 떨어진다. 이 정도 속도이면 시간에 영향을 준다. 속도가 빠르면 시간이 느리게 간다고 했다. 초속 4Km는 얼마나 시간에 영향을 미칠까? 결론적으로 하루에 1,000만분의 71초 느리게 간다.
고도 2만Km면 지구 중력이 무척 약해진다. 중력이 약해지면 시간은 빠르게 간다. 이 높이에서는 하루에 1,000만분의 457초 빠르게 간다. 이 둘을 합치면 위성에서는 1,000만분의 386초 빠르게 움직인다. 하루에 1초도 아니고 이 정도 차이는 올림픽 경기의 사진 판독기로도 구분할 수 없는 시간이다. 정밀한 사진 판독기는 1만분의 1초의 차이를 감지할 수 있다.
그러나 이 정도의 차이로도 내비게이션의 오차는 심각해진다. 빛의 속도 30만km x 386 ÷ 1,000만 = 11.58km의 오차가 하루 동안 발생한다. 하여 위성들은 끊임없이 시간 보정을 해주어야 제대로 사용할 수 있다. 지상 2만Km 위에서 GPS 위성 3대의 중첩 값이 내가 서 있는 위치이고 현재 오차는 1~20m이지만 수년 내로 몇 미터 이내로 줄일 수 있다고 한다.
(위성 3대의 중첩값으로 나의 현재 위치가 결정된다)
178. 원리, 이론, 법칙의 차이
상대성 이론에 관한 3가지의 원리(原理)와 이론(理論)이 있다. 갈릴레이의 상대성 원리, 아인슈타인의 특수 상대성이론, 일반 상대성 이론이 그것이다.
'원리'는 어느 누가 보아도 합당한 내용이므로 의심할 여지가 없다는 뜻이고, '이론'은 원리나 법칙이라 하진 못하지만 어떠한 가정을 두고 논리적 수학적인 방법을 통해 자연의 현상들을 비교적 잘 설명하여 믿을 만 하다는 뜻으로 받아드리면 될 것이다. 그러므로 '이론'은 아직은 확실하다고 단정 짓기에 조금은 부족하고 어느 훗날에 이에 반하는 다른 이론이 나오면 이 이론은 불완전하거나 틀린 이론이 될 수도 있다는 의미이다. 갈릴레이의 상대성 논리는 원리이고, 아인슈타인의 상대성 논리는 이론이다. 갈릴레이의 논리는 보편타당하지만, 아인슈타인의 논리는 아직은 법칙이나 원리라 하기엔 부족하다는 의미이다. 그러나 상대성이론을 통해 도출된 유명한 에너지등가 법칙 E = mc²은 법칙으로 인정받았다.
'법칙(法則)'은 아무도 이의를 달지 않는 확실하다고 단정 지을 수 있는 자연 현상에 대한 논리나 규칙이다. 그렇다고 원리는 절대로 변하지 않는다고 생각하는 것은 또 다른 고정관념이다. 500년 전에 천동설은 누구도 반박할 수 없는 원리였지만, 지동설이 사실이 된 이후로는 지동설이 원리가 되었다.
상대성 운동에 대한 내용은 박홍균님의 상대성이론( http://hkpark.netholdings.co.kr/web/manual/default/manual_list.asp?menu_id=107589&parent_id=0)에 대한 글을 많이 참조하였다. 설명이 쉽고 재미있어서 이주 즐겁게 읽었다. 상대성 이론이나 현대물리학에 대해 자세히 알고 싶으시면 꼭 읽어보시기를 권한다. 우리글에서는 상대성이론의 과정이 아니라 그 결과와 결과가 나타내는 철학적인 의미를 알아보고자 한다. 유머 한 줄보다도 읽는 사람이 훨씬 적은 과학의 이론을 이리 공을 들여 쓰는 것은 진실과 진리에 대한 열망 때문일 것이다. 박홍균님의 노력에 진심의 존경과 감사를 드린다. GPS 위성의 오차 계산도 님의 글에서 인용하였다.
원문 ; 2014년 3월 19일
수정 ; 2014년 12월 4일