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출장용접 [김범준의 옆집물리학]시간의 화살

이길중
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25-11-01
1 회

출장용접 50대가 저물어가는 요즘 시간이 정말 빠르게 흐른다는 생각을 자주 한다. 빠르게 흐르는 시간을 쏜살같다고 표현하듯, 미래로만 흐르는 시간을 우리는 날아가는 화살에 자주 비유한다. 쏜살같이 앞으로만 나아가는 시간의 화살은 미래를 향한다.
노화에 대한 나의 주관적 경험이 시간의 화살을 만들어내는 것도 아니다. 물에 떨어뜨린 작은 잉크 방울은 널리 고르게 퍼질 뿐, 다시 작은 방울로 모이지 않는 것을 떠올려보라. 시간의 화살은 주관적 인식의 문제가 아니라 누가 봐도 같은 객관적 사실로 보인다.
시간을 뜻하는 변수 t를 -t로 바꾸는 것이 시간의 화살이 가리키는 방향을 뒤집는 것에 해당한다.
이렇게 시간을 뒤집어도 뉴턴의 운동방정식은 전혀 달라지지 않는다. 뉴턴이 보여준 시간의 화살은 촉도 깃도 없어 앞뒤가 같은 셈이다. 줄에 매단 추의 진자운동처럼, 고전역학을 따르는 입자 하나는 미래와 과거를 향하는 두 시간 흐름이 똑같은 방정식을 만족해 시간의 화살에 앞뒤가 없다.
지금까지의 글을 읽고 이상한 느낌이 들었다면 제대로 본 거다. 흰머리는 늘고 체력은 떨어져 다시 젊어질 수 없고, 잉크 방울은 고르게 퍼질 뿐 다시 모이지 않는다. 이런 경험은 시간의 화살에 명확한 방향이 있다는 것을 알려주지만, 놀랍게도 물리학의 근본 법칙에는 시간의 화살이 없다. 내 몸과 잉크 방울같이 많은 입자로 이루어진 시스템에는 시간의 화살이 있는데, 커다란 시스템을 이루는 작은 입자 하나는 과거와 미래를 구별하지 않는다. 미시적인 시간의 화살은 앞뒤가 같은데, 미시가 모여 만들어진 거시적인 시간의 화살은 앞으로만 날아간다. 앞뒤가 같은 여러 막대를 한 두름으로 묶었더니 전체 두름에는 앞뒤가 생긴 셈이다. 오랫동안 여러 물리학자를 고민에 빠뜨린 문제다.
시간의 화살에 대한 표준적인 설명이 있다. 고르게 퍼지는 잉크 방울의 여러 입자를 생각해보자. 작은 부피에 모든 입자가 모여 있을 때보다 고르게 퍼져 있을 때 입자들의 위치에 관련된 경우의 수가 더 크다. 입자 하나가 있을 수 있는 위치로 허락되는 가짓수는 공간의 부피가 커지면 함께 늘어나기 때문이다. 가능한 경우의 수가 늘어나면 함께 늘어나는 양으로 정의되는 것이 엔트로피여서, 결국 시간이 지나면 경우의 수가 훨씬 더 커서 발생할 확률도 더 큰 상황을 보게 마련이라는 것이 엔트로피 증가 법칙의 자명한 내용이다. 통계역학의 엔트로피가 늘어나는 방향이 바로 시간의 화살이 가리키는 방향이라는 설명이다.
입자들이 아무 곳에나 있는 무질서한 상태의 엔트로피가 더 크다는 설명에 고개를 끄덕였다면 다시 생각해보라. 입자 하나하나를 구별해 모든 가능한 구성을 완벽하게 알아낼 수 있는 지성이 있다면 이 지성은 우리가 무질서하다고 뭉뚱그려 표현하는 온갖 여러 상태를 하나하나 구별할 수 있다. 예를 들어, 10번째 페이지의 3번째 단어 이후의 철자를 알파벳순으로 늘어세운다는 엄밀한 규칙으로 책들을 꽂아놓은 책장이 있다면, 규칙을 모르는 사람에게는 무질서해 보여도 이 규칙을 아는 사람의 눈에는 딱 하나의 경우의 수만 있는 완벽히 정돈된 상태일 수 있다. 그렇다면 엔트로피가 증가하는 이유는 우리가 대상의 구체적이고 세부적인 차이에 눈감아 전체를 뭉뚱그려 보기 때문이라는 얘기가 된다. 만약 그렇다면 엔트로피 증가로 시간의 화살을 설명하는 것은 문제가 있다. 이 말이 맞다면 시간의 화살은 자연의 객관적 속성이 아니라 대상을 흐릿하게 볼 수밖에 없는 우리 인식의 한계에 붙여진 이름이라는 얘기가 된다.
시간은 인식 주체의 밖에 객관적으로 존재하는 어떤 무엇인지, 아니면 자연에서 일어나는 변화를 기술하기 위해 우리가 편의상 도입한 도구일 뿐인지도 아직 확실치 않다. 우리말의 시간에는 사이를 뜻하는 한자 간(間)이 들어 있다. ‘시간’에는 두 사건 사이 비어 있는 무언가라는 의미가 담겨 있다. 그렇다면 사건이 없어 변화가 없다면 시간은 없는 것일까? 사건이 없어도 시간은 존재하는 무엇일까?
나는 여전히 시간이 객관적이라고 생각하지만, 100% 확신하지는 못하고 있다. 차이에 눈감을 때만 시간이 흐른다면, 세상의 모든 미시적 정보를 파악할 수 있는 무한 지성의 눈에는 시간이 흐르지 않는 것으로 보일까? 시간도 결국 우리 인간의 주관적 한계에 붙여진 이름일 뿐일까? 시간은 무지로 흐르는 걸까? 시간은 쏜살같이 한 방향으로 흘러도 시간에 대한 나의 무지는 해결될 기미조차 없다.
대한민국 243개 지방정부가 ‘기후위기 선언’에 나선 2020년 6월5일. 당시 대전 대덕구청장이던 나는 그날의 벅참과 희망을 잊을 수 없다. 그날을 기점으로 국회와 정부는 빠르게 움직였고 국회는 같은 해 9월24일 기후위기 비상선언 결의문을 채택했으며 12월10일 문재인 대통령은 ‘대한민국 탄소중립 선언’을 한다. 드디어 대한민국도 기후위기에 대응하면서 국제사회의 책임 있는 일원으로 등판한 것이다.
그리고 지난 3년. 우리는 위기를 기회로 바꿀 다양한 가능성을 차단당한 ‘잃어버린 3년’을 보냈다. 지금 그 3년을 통탄할 시간이 없다. 지금은 미래를 시급히 준비해야 하는 비상한 대응의 시간이다.
정부는 현재 ‘2035 국가온실가스감축목표(NDC)’를 정하기 위해 여러 논의를 하고 있다. 결론부터 말하면 나는 2035 NDC는 국가인권위원회 권고안인 ‘61.2%’로 정해야 한다고 주장한다.
현실주의자를 자처하는 이들은 말한다. 2030 NDC인 2018년 대비 온실가스 감축 비율 40%도 달성하기 어려운 현 상황에서 2035년에 61.2%는 말도 안 된다. 개인뿐 아니라 기업과 사회 전체가 부담해야 할 비용이 엄청난데 이를 어떻게 감당하겠는가.
과연 그런가. 지난 3월 발생한 경북 산불을 자연재난이라고 말하는 국민은 아무도 없다. 모두 한목소리로 기후위기를 주요 원인으로 지목한다. 경북 산불로 삶터와 일터를 잃은 사람들의 일상 회복과 산림 복구에 드는 비용은 적은가? 대형 산불, 국지성 호우, 폭염, 한파가 반복되면서 우리가 치러야 할 비용은 적은가? 지금 우리가 조금 무리해서 비용을 내지 않으면 불과 몇년 안에 감당할 수 없는 기후비용 청구서를 매일 받게 될 것이다.
2035 NDC 논의 과정에서 국내 기업들은 60% 이상의 강력한 목표는 ‘경쟁력 저하’와 ‘과도한 부담’을 초래한다고 주장한다. 그러나 이는 단기 비용만 보고 미래 위협을 간과하는 논리다.
첫째, 탄소 가격은 피할 수 없는 미래 경쟁력이다. 선제적 감축 투자는 유럽연합(EU)의 탄소국경세 등 국제 무역 장벽에 대한 보험이자 미래 경쟁 우위를 확보하는 유일한 길이다. 늦게 시작할수록 대응 비용과 사회적 피해는 훨씬 커질 수밖에 없다.
둘째, 목표가 혁신을 이끈다. 61.2% 감축 목표는 탄소 포집·활용·저장(CCUS), 고효율 에너지저장시스템(ESS), 그린수소 등 차세대 핵심 기술에 대한 투자와 개발을 강력하게 촉구해 새로운 시장을 만들어낸다. 목표를 낮추면 기술 개발 동력도 상실한다.
셋째, 산업구조 개편을 가속화할 기회다. 재생에너지 확대와 산업 부문의 탈탄소 전환은 새로운 성장동력을 창출하고 국제시장 산업 경쟁력을 높이는 전략이다. 이는 정부가 추진하고 있는 인공지능(AI)·반도체 등 미래 첨단산업 육성이라는 과제와도 맞닿아 있다. 이미 검증된 재생에너지와 탈탄소 기술을 중심으로 한 산업 전환은 정책의 예측 가능성과 일관성을 높여 민간 투자를 활성화할 수 있다.
지난 9월18일 기후솔루션 여론조사 결과에 따르면 국민 열에 여섯(61.7%)이 2035년 NDC 60% 감축안에 동의하고 있다. 심각해지는 기후재난에 적극적 대응이 필요하고 현세대가 미래세대를 위한 책임을 져야 한다는 것이 가장 큰 이유다.
61.2%. 불가능한 숫자가 아니다. 기후솔루션과 미국 메릴랜드대 공동연구는 대한민국이 2035년 61% 온실가스 감축 목표를 달성할 수 있다고 했으며 서울대와 카이스트의 공동연구진 역시 60% 감축이 가능하다는 분석을 내놓았다.
정부는 과학적 근거에 기반한 국제사회의 권고와 국민의 요구를 무겁게 받아들여, 2035 NDC를 61.2%로 설정해야 한다. 61.2%는 대한민국의 오늘과 미래를 위한 최선의 숫자, 우리가 지켜야 할 숫자다.
서울 노원구가 오는 11월 5일 중계근린공원에서 ‘슈퍼문 공개 관측회’를 연다.
구는 슈퍼문에 대한 시민들의 호기심을 충족시키고 우주 과학 저변을 확산하기 위해 구가 운영하는 ‘노원천문우주과학관’이 주관하는 공개 관측 행사를 마련했다고 28일 밝혔다.
슈퍼문은 지구와 달이 가장 가까워지는 때에 뜨는 보름달을 뜻한다. 통상 1년에 3~4번 정도 슈퍼문이 나타나는 것으로 알려져 있다.
구에 따르면 다음달 5일 오후 7시 30분부터 9시 30분까지 중계근린공원을 방문하면 사전예약 없이 누구나 무료로 관측할 수 있다.
중계근린공원 광장에 설치된 5대의 천체망원경을 통해 보름달은 물론 토성의 모습도 함께 관측할 수 있다. 아울러 보름달 모형의 포토존을 설치하고 천문우주과학 체험부스도 운영한다.
체험부스에서는 탄생 별자리 배지 만들기와 별자리 타투 등의 체험도 함께 즐길 수 있다. 다만 비가 오는 등 당일 기상 상황에 따라 관측이 취소될 수도 있다.
오승록 노원구청장은 “어린이들의 천문우주과학에 대한 꿈과 호기심을 키워주기 위해 슈퍼문 공개관측회를 준비했다”며 “앞으로도 다양한 프로그램을 마련하겠다”고 말했다.