우주의 이해

- 우주의 먼 곳으로 여행하는 데 주요 문제는 우리가 광속보다 작은 속도에 제한되어 있다는 사실이다. 우리는 특수상대론의 시간 팽창이 광속을 초과하는 ‘유효속도’로 운동하는 것을 허용한다는 것을 알고 있다. 그 이유는 지구의 관측자가 지구에 대해 광속에 매우 가까운 속도로 여행하는 우주선 안에 있는 시계의 시간이 매우 느리게 흐른다고 생각하기 때문이다. 예를 들면 지구의 중력(1g)과 같은 가속도로 5년 동안 가속된다면 우리는 광속의 75배(75c)인 ‘유효속도’에 도착한다. 같은 가속도로 계속한다면, 우리는 수년 내에 광속의 수천배인 유효속도로 여행하고 있을 것이다. 물론, 우리의 실제 속도-즉 우리가 관측하는 속도-는 항상 광속보다 작다. 그렇지만 우리가 우주 여행을 함에 있어서 중요한 것은 유효속도이다. 다만 여행자는 지구에 대한 인연을 모두 잊어야 하는 문제가 발생할 수 있다. 여행자가 여행하는 동안 지구에서는 수천 년, 혹은 심지어는 수백만 년이 지났을 것이며, 따라서 되돌아간다 해도 아무도 우리를 기억하지 못할 것이기 때문이다.
그러면, 광속보다 큰 ‘실제속도’로 여행하는 것이 가능할까?
1> 불가능하다.

① 빛의 속도와 질량과의 관계식

만일 우주선이 빛의 속도로 날아간다면 알파 센타우리 별까지 겨우 4.3년만에 도착할 수 있을 것이다. 이것이 가능할까? 가장 큰 걸림돌은 아인슈타인의 이론에서 드러난다. 그의 이론에 따르면 물체의 속도를 증가시키기 위해 물체에 일을 가하면 물체의 질량도 증가한다. 물체의 속도가 빨라질수록 물체가 점점 무거워져 어느 순간 더 이상 가속시킬 수 없게 된다는 의미다.