시간은 되돌릴 수 있을까

프롤로그

제1장 인류, 시간을 자각하다
아인슈타인과 스티븐 호킹의 공통점
모든 것은 달력에서 시작되었다
요일은 어떻게 만들었을까?
시간이란 대체 무엇인가?
시간에는 여러 가지 개념이 있다

제2장 시간의 정체를 밝히다
방향: 시간의 화살은 불가역적이다
차원 수: 시간은 왜 1차원인가?
크기: 일정하지 않다
시간은 기분 나쁘다?
방정식에는 시간이 숨어 있다
방정식은 시간의 방향을 구별하지 못한다
낙하 운동도 반대 방향이 가능할까?
시간이 거꾸로 흐르는 세계는 존재할까?
엔트로피 증가의 법칙이란?

제3장 상대성 이론과 시간
빛을 독재자로 만든 특수 상대성 이론
슈퍼히어로의 시간은 얼마나 느려질까?
중력이 시공을 일그러뜨린다는 일반 상대성 이론
블랙홀에 빨려 들어간다면?
상대성 이론을 이용해 오래 살 수 있을까?
인과율은 미래를 어디까지 결정하는가?
빛의 원뿔과 시간의 화살

제4장 양자역학과 시간의 관계
기본적인 소립자는 쿼크와 전자다
원소는 어떻게 만들까?
우리는 어디에서 왔는가?
소립자의 터널 효과
소립자의 불확정성 원리
미래는 확률로만 예언할 수 있다
인과율을 무너뜨릴 수 있는가?
양자역학의 기괴한 성질① 에너지는 띄엄띄엄 존재한다
양자역학의 기괴한 성질② 관측자가 상태를 결정한다
시간도 소립자로 구성되어 있을까?

제5장 숙적 엔트로피와의 대결
영구 기관을 향한 도전
엔트로피의 탄생
볼츠만의 위대한 공적
맥스웰이 탄생시킨 도깨비
미시세계와 거시세계 사이에
열역학 제2법칙, 도깨비를 쓰러뜨리다
도깨비가 부활했다!
양자세계에서는 시간이 역행한다?

제6장 시간은 정말 1차원일까?
고대 중국에서는 시공간을 알고 있었다
우주의 온갖 것을 알 수 있는 방정식
만약 시간이 2차원이라면?
공간은 왜 3차원일까?
차원 수가 많은 세계는 안정적이지 않다

제7장 양자중력 이론과 시간
자연계에는 힘이 네 가지밖에 없다
자연계의 가장 특이한 힘, 중력
전 세계 물리학자들의 간절한 소원
초끈 이론이란?
루프 양자중력 이론이란?
두 이론 중 어느 쪽이 옳은가
시간이 사라졌다!
시간은 무지에서 탄생한다
‘아킬레우스와 거북’ 문제의 정답은?

제8장 순환 우주의 가능성
끈에서 막으로
빅뱅은 브레인의 충돌일까?
인플레이션 우주의 창세기
신에게 의지할 수밖에 없는 걸까?
순환 우주의 등장
우주가 수축하면 어떤 일이 벌어질까?
지금의 우주가 50번째 우주라고?
순환 우주의 위기와 부활

제9장 시작이 없는 시간을 찾아서
우주는 조용해야 한다
우주항, 너란 놈은!
진공 에너지의 수수께끼
팬텀이 부활시킨 순환 우주
호킹의 허수시간 우주 235
허수시간은 어떻게 특이점을 없애는가? 238
케임브리지대학교에서의 추억 240
신이 말해 주는 답을 듣는 수학자?

제10장 생명의 시간, 인간의 시간
별의 엔트로피는 감소하는가?
생물의 엔트로피는 감소하는가?
별은 생물인가?
생명에 깃든 또 하나의 시간의 화살
인식으로서의 시간
시간의 연속성도 환상일까?
미래의 기억에 사로잡힌 사람들

제11장 누가 우주를 봤는가
두 가지 시나리오
파인만 도형이 암시하는 시간의 역행
타키온은 시간을 역행하는가?
응축 우주의 또 다른 시나리오
블랙홀이 만들어 내는 시간의 역행
우주 최대의 수수께끼 ‘인류 원리’
수수께끼를 푸는 열쇠는 시간의 역행에 있다?

에필로그
찾아보기

우리의 사고 깊은 곳에는 과거에 일어난 일이 원인이 되어 현재에 이르고, 현재가 아직 결정되지 않은 미래를 만드는 시간의 흐름이 존재한다. 인과응보라는 말도 여기에서 나왔다. 만약 반대로 미래에서 현재로, 현재에서 과거로 흐르는 시간의 흐름이 있다면 어떻게 될까. 놀랍게도 과학의 최전선에는 이런 현상이 실제로 일어나고 있다.
--- <프롤로그>

무중력인 우주 공간으로 나가면 그만큼 수명이 늘어난다고 생각하는 사람도 많은 듯한데, 무중력 상태에서는 시간이 빨리 흐르기 때문에 반대로 나이가 들기 쉬워진다고 할 수 있다. 물리적 나이뿐만 아니라 생물학적으로도 우주 공간은 지상보다 육체가 약해지기 쉽다는 사실이 보고되었다. 지구라는 행성의 중력 속에서 진화해 온 생물에게 ‘산다’라는 것은 ‘중력이라는 부하에 저항하는 활동’이라고도 할 수 있다. 그래서 무중력인 우주 공간에서는 아무것도 하지 않으면 근력이 약해지고 생명력도 점점 약해지는 게 아닐까 싶다. 살아가는 데 스트레스나 부하라는 것이 어느 정도는 필요한지도 모른다.
--- <제3장 상대성 이론과 시간>

양자세계로 눈을 돌리면 ‘우리는 어디에서 왔는가?’라는 근원적인 의문에 어느 정도는 답할 수 있다. 우리 몸을 이루고 있는 원소는 별에서 탄생했고, 별이 죽으면서 다종다양해졌다. 흔히 죽는 것을 ‘하늘의 별이 되었다’라고 표현하는데, 이 말을 별이 듣는다면 “반대야, 그 반대라고!” 하며 바로잡고 싶어 할지도 모른다. “우리가 죽어서 너희들이 생긴 거야!”
--- <제4장 양자역학과 시간의 관계>