시간의 발생과 진화 과정에 있는 자연의 법칙

시간의 발생

시간은 <상전이>(相轉移 phase transition)와 관련되어 있다. <상전이>란, 물질이 그 어떤 조건에 따라 한 상(相)에서 다른 상(相)으로 이행하는 현상을 뜻한다. 즉, 임의의 어떤 상태에서 또 다른 상태로의 전이를 통해 변화가 포착되는 것이다. 엔트로피라는 것도 결국 상태 함수 혹은 상태량을 지칭한 것인데, 이는 경로와는 무관한 것이다.

<상태>란 사물의 모양 또는 물질의 존재양식을 일컫는다. 즉, 여기에는 일종의 형상(form)이 실현된 점을 내포하고 있다. 이것은 구체적 사건이라기보다 오히려 사건에서 추상된 형태를 일컫는 것이다. 물리학의 수학 방정식은 구체적인 사건을 추상화한 것이기에 당연히 그 역으로도 가능하다. 그런데 우리의 우주는 결코 추상적이지 않다. 한 번 잘 생각해보자.

백년 전의 수소원자와 지금의 수소원자는 과연 같은 원자일까? 알다시피 수소원자는 1개의 전자를 갖고 있는데, 수억 년 전 수소원자의 그 전자와 지금 수소원자의 전자가 과연 동일하다고만 말할 수 있을까?

이런 점은 물질적인 무기물에선 잘 드러나지 않겠지만, 생물체 사회로 들어오면 점점 더 겪게 되는 지점에 해당한다. 이를 테면, 같은 세포라고 해도 어제의 세포와 오늘의 그 세포가 결코 똑같다고는 보질 않는다. 우리는 나의 몸이 어제의 몸과 결코 똑같지 않다는 것도 잘 안다. 그럼에도 우리는 같은 몸으로 여긴다.

마찬가지로 수소원자가 항상 동일성을 유지한다는 생각은 큰 착각인 것이다. 측정으로 포착되는 이 동일성은 오히려 구체적인 사건이 아니라 추상물인 것이다. 오히려 이것들은 진화하는 우주에서 나온 파생적 결과이다. 즉, 진화라는 과정이 보다 근본적이라는 얘기며, 수학 방정식으로 표현되는 자연의 법칙들은 부차적이라는 얘기다.

"자연의 법칙도 진화 과정에 놓여 있다!"

따라서 자연의 법칙들도 진화한다는 사실을 상기할 필요가 있다. 달라 말해서 근본적인 <실재>reality를 기술함에 있어 차이가 근본적이고, 동일성(identity)은 이러한 차이에 의해 형성된 파생물일 뿐이다.

과학은 측정된 상태의 정보만을 다룬다는 점에서 근원적인 실재를 직접적으로 다루는 것은 아니다. 현대 물리학의 표준 모형이나 원소 기호들은 동일성을 표현한 것이지 차이를 근본적으로 상정하고 있진 않다.

그런데 이와 유사한 주장이 최근에 이미 과학 진영에도 나와 있다. 루프(loop) 양자중력 이론의 대가로도 알려진 물리학자 리 스몰린(Lee Smolin)은 얼마전 'Time Reborn(2013)'이라는 저작에서 시간이 환영이라는 점을 반박하며, 시간은 자연의 법칙들 보다도 훨씬 더 근본적인 요소라는 점을 표방한 바 있다.

스몰린에 따르면, "자연의 법칙 역시 영원하지 않으며 변화를 겪는다"는 것이다. 그는 우리의 우주가 블랙홀에서 태어난 것으로 보는데, 빅뱅이란 것도 일종의 <상전이> 사건으로 보고 있다.

그에 따르면 그 어떤 특정 상태에서 다른 상태로 이행하는 <과정> 자체는 우주의 본성에 속할만큼 근원적인 것으로 이해한다. 자연의 법칙들도 바로 이를 통해 파생적으로 형성된 것이며 그럼으로써 진화하는 것으로 내다본다. 

하지만 그는 이러한 주장이 그다지 새로운 건 아니라는 점도 말한다. 놀랍게도 유명한 물리학자 폴 디랙(Paul Dirac)과 존 아치볼드 휠러(John Archibald Wheeler)도 우주의 법칙이 영원한 것이 아니며 진화한다는 주장을 한 적이 있다고 했다.

심지어 휠러의 제자였던 리처드 파인먼도 어느 인터뷰에서는, 물리학의 법칙이 항상 동일하진 않으며 역사적 진화적 의문이 가능함을 피력한 바 있다고 한다. (* “Richard Feynman — Take the World from another Point of View,” NOVA (PBS, 1973). Transcript at http://calteches.library.caltech.edu/35/2/PointofView.htm 참조.

진화하는 이 우주는 <과정>이 근본적이며 똑같은 사건을 결코 반복하지 않는다는 사실이다. 그저 매순간순간이 항상 새로움으로 창발되고 있는 우주인 것이다. 이것이 자연의 본성으로서의 시간이다.

오히려 반복의 동일성을 보이는 지점은 추상된 형상(form)인 것이다. 동일성(정체성)은 매순간순간의 구체적 사건들이 특정한 형상을 연속적으로 반복해서 드러낼 때 마치 그것은 고정된 사물인 것처럼 동일성을 띠게 된다.  

형광등은 1초에 120번 깜박인다고 한다. 하지만 우리의 눈에는 단절적인 깜빡임 없이 마치 계속 켜져 있는 것처럼 안정되게 느껴진다. 즉, 고정된 사물로 여기는 원자나 분자의 상태도 이와 유사한 것이다.

실제로는 격렬한 생성 소멸의 연이은 깜박임이 계속되고 있지만, 유사한 패턴의 형상을 매순간순간 지속적으로 실현하고 있을 경우 그것은 마치 고정된 사물처럼 여겨지는 것이다. 근원적으로 보면 그것은 결코 정태적이지 않으며 생성 소멸의 과정들을 부단히 밟고 있을 뿐이다.

이때 시간이라는 것은 형상들 간에 차이를 갖는 변화와 맞물려 있다. 예를 들어, A형상에서 B형상으로 이행하면 우리는 이 형상들의 차이에서 비롯되는 비교 느낌으로 인해 <변화>라는 것을 감지하는 것이다. 그리고 이 변화가 없다면 시간도 없다. 변화가 있기에 시간도 있다.

적어도 전후가 있는 비가역성의 시간은 다른 자연의 어떤 법칙들보다도 훨씬 더 근본적인 것으로 간주되어야 할 것이다. 우리의 자연은 계속적으로 새로움을 쏟어내고 있다. 이것이 곧 <진화하는 우주>이자 <창발하는 우주>인 것이다.