알고 보면 더 흥미로운 시간에 관한 과학상식 5가지

매일 우리를 붙잡고 흘러가지만 정작 잘 몰랐던 시간의 비밀

우리는 아침에 눈을 뜨는 순간부터 시계를 보고, 약속을 정하고, 하루를 시간 단위로 쪼개어 살아갑니다. 시간만큼 우리 삶을 촘촘하게 지배하는 것도 없지만, 정작 시간이 무엇이고 어떻게 흐르는지 진지하게 생각해 볼 기회는 많지 않습니다. 오늘은 알고 나면 시계를 볼 때마다 조금 다른 기분이 들, 시간에 관한 흥미로운 과학상식 다섯 가지를 모아봤습니다.

1. 시간은 높은 곳에서 더 빨리 흐른다

아인슈타인의 일반상대성이론에 따르면 중력이 강할수록 시간은 더 느리게 흐릅니다. 지구 표면에 가까울수록 중력이 강하기 때문에, 발끝의 시간은 머리 꼭대기의 시간보다 아주 조금 더 느리게 갑니다. 이 차이는 극히 미세하지만 실제로 측정이 가능합니다. 현대의 초정밀 원자시계는 단 몇 센티미터의 높이 차이만으로도 시간이 다르게 흐르는 것을 감지할 수 있을 만큼 정밀해졌습니다.

2. GPS는 이 시간 차이를 매일 보정한다

우리가 매일 쓰는 GPS는 상대성이론을 실질적으로 적용하는 대표적인 기술입니다. 지상 약 2만 킬로미터 상공을 도는 GPS 위성은 중력이 약해 시간이 지상보다 빨리 흐르고, 동시에 빠른 속도로 움직여 시간이 느려지는 효과도 받습니다. 두 효과를 합치면 위성의 시계는 하루에 약 38마이크로초씩 지상보다 빨라집니다. 이를 보정하지 않으면 위치 오차가 하루에 약 10킬로미터씩 쌓여 내비게이션은 무용지물이 됩니다.

3. 1초의 정의는 더 이상 지구의 자전이 아니다

과거에는 하루를 24시간으로 나누어 1초를 정의했지만, 지금은 그렇지 않습니다. 1967년부터 1초는 세슘-133 원자가 특정한 상태에서 진동하는 횟수, 정확히는 91억 9263만 1770번 진동하는 데 걸리는 시간으로 정의됩니다. 지구의 자전 속도는 조석 마찰 등으로 조금씩 변하기 때문에, 변덕스러운 지구 대신 언제 어디서나 일정한 원자의 진동을 시간의 기준으로 삼게 된 것입니다.

4. 가끔 1분이 61초가 되기도 한다

지구의 자전이 원자시계 기준보다 조금씩 느려지면서, 원자시가 정한 시간과 실제 지구의 하루 사이에 오차가 생깁니다. 이 차이를 맞추기 위해 과학자들은 필요할 때 '윤초'를 끼워 넣습니다. 윤초가 적용되는 날에는 하루의 마지막 1분이 60초가 아니라 61초가 됩니다. 1972년 이후 여러 차례 윤초가 더해졌지만, 컴퓨터 시스템에 혼란을 준다는 이유로 2035년 무렵 윤초를 폐지하기로 국제사회가 합의했습니다.

5. 우리 뇌에는 절대적인 시간 감각이 없다

시간이 빠르게 혹은 느리게 느껴지는 것은 착각이 아니라 뇌가 시간을 처리하는 방식 때문입니다. 새롭고 자극적인 경험을 할 때는 뇌가 더 많은 정보를 촘촘히 기록해 나중에 그 시간이 길게 느껴지고, 반대로 반복되고 익숙한 일상은 기록이 성글어 순식간에 지나간 것처럼 느껴집니다. 나이가 들수록 시간이 빨리 가는 것처럼 느끼는 이유도, 새로운 경험이 줄고 하루하루가 비슷해지기 때문이라는 설명이 있습니다.

시간은 누구에게나 똑같이 주어지는 것 같지만, 물리적으로도 심리적으로도 늘 일정하게 흐르지는 않습니다. 오늘 알아본 다섯 가지 이야기가 무심코 지나치던 시계를 조금 다른 눈으로 보게 하는 계기가 되었기를 바랍니다.