물리학 패러독스

감사의 말
서문
1. 게임 쇼 패러독스
2. 아킬레스와 거북이
3. 올버스의 역설
4. 맥스웰의 악마
5. 헛간 속의 장대
6. 쌍둥이 패러독스
7. 할아버지 패러독스
8. 라플라스의 악마
9. 슈뢰딩거의 고양이
10. 페르미의 역설
11. 남은 질문들
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앞으로 살펴볼 퍼즐 중 대부분은 처음 보았을 때 ‘패러독스처럼 보이는 가짜’가 아니라 진짜 패러독스로 느껴지는 것들이다. 그게 요점이다. 유명한 시간 여행자 패러독스의 간단한 버전을 보자. 만약 당신이 타임머신을 타고 과거로 돌아가 어렸을 때의 자신을 죽이면 어떻게 될까? 살인자인 당신은 어떻게 될까? 어렸을 때의 당신이 자라기도 전에 죽여 버렸으니 당신의 존재도 뿅하고 사라질까? 그렇다고 하면, 당신이 사람 잡는 시간 여행자가 될 때까지 나이를 먹는 일도 없을 텐데 누가 어린 당신을 죽일 수 있을까? 나이든 당신에게는 완벽한 알리바이가 생겨 버린다. 당신은 존재한 적도 없으니까! 당신이 시간 여행을 하고 어린 당신을 죽이러 갈 때까지 살아 있을 일이 없다면, 어린 당신이 죽을 일도 없고 살아남은 당신은 다시 나이를 먹고 시간 여행을 해서 다시 죽이러 가고, 그러면 또 살아남을 수 없고, 그런 식이다. 이렇게 보면 완벽한 논리적 패러독스처럼 보인다. 한편 물리학자들은 이론적으로나마 시간 여행의 가능성을 완전히 배제하지 않고 있다. 그렇다면 어떻게 이 패러독스에서 빠져나올 수 있을까?

세 명의 여행자가 호텔에 하루를 묵게 되었다. 카운터에 있던 젊은 직원이 침대 3개짜리 방 하나에 30달러를 받았다. 세 명은 방값을 똑같이 나누기로 하고 각자 10달러씩 내고 키를 받아서 묵을 방으로 올라갔다. 잠시 후에 직원은 자기의 실수를 알아챘다. 호텔에서 할인 행사가 진행 중이라서 25달러만 받아야 했던 것이다. 그래서 매니저에게 야단맞기 싫은 이 직원은 카운터에서 5달러를 챙겨들고 계단을 올랐다. 방으로 향하던 중 그는 5달러를 세 명에게 똑같이 나누어 줄 수 없다는 걸 깨닫고는 1달러씩만 나눠 주고 나머지는 자기가 챙기기로 마음먹었다. 그럼 다 좋은 거 아니냐고 생각했다. 자, 여기서 문제가 생긴다. 3명은 각자 9달러씩 낸 셈이고 합하면 27달러인데, 직원이 챙긴 2달러를 합치면 29달러가 된다. 그럼 원래 30달러에서 1달러는 어디로 갔을까?

날아가는 화살은 주어진 어떤 순간에 사진에서 볼 수 있는 것처럼 정해진 위치에 있다. 하지만 만약 우리가 이 순간만 볼 수 있다면, 그 자리에 있는 움직이지 않는 화살과 구분할 방법이 없다. 그러니 우리가 어떻게 화살이 움직이고 있다고 말할 수 있겠는가? 사실, 시간이라는 것은 이어지는 순간의 연속이므로 각각의 순간에 화살은 움직임이 없다. 움직이지 않는 것이다.