우리는 사회생활을 하면서 온갖 종류의 자연현상을 접하고 수많은 일을 경험하게 된다.

세상 사람들의 모습이며 나와 우리 주변사람들과의 상호관계도 시도 때도 없이 생기며 능력과 기술의 다양함을 잘 보고 느끼게 된다.

생활 자체가 바쁘게 돌아가니 그렇고 각종 매체를 통하여 시공을 초월하여 온갖 사건을 실시간으로 접할 수 있는 시대이고 보니 더욱 피부에 와 닿는다.

특히 어떤 일을 할 때, 각종 운동을 할 때, 심지어 일상생활 속에서 공부나 대화를 할 때도 우리는 서로 간에 능력이나 실력의 차이를 실감하는 것이 사실이다.

이럴 때 우리는 즉 눈높이가 다를 때 흔히 차원(次元, Dimension)이 다르다고들 한다. 그렇다고 차원이 다르다고 하여 열등하다는 의미는 아니다. 사람은 누구나 자신의 개성과 능력에 따라 잘하는 것이 있기 마련이다.

이번호에서는 이러한 차원에 관하여 간단히 살펴보고자 한다.

원래 차원이란, 공간 안에서 각각의 점을 지정하는데 필요한 좌표의 수를 지칭하는 수학적 개념이다. 따라서 점은 넓이도 없고 부피도 없는 것으로 0차원이라 하고 선(line)은 한 점이 움직인 것 즉 거리에 따라 정해지므로 1차원이며, 면(面)은 두 좌표축이 수직으로 만나 이루어지므로 2차원이다.

즉 1차원을 다른 수직한 방향으로 움직여서 생긴 것이다. 그리고 3차원은 이 2차원이 또 다른 수직한 방향으로 움직여서 생긴 공간(space)인 것을 말한다.

그러므로 이러한 3차원 공간을 다시 그와 수직한 방향으로 옮겨서 생긴 곳을 4차원의 세계라고 할 수 있으며 결국 5개의 좌표축으로 이루어지는 집합을 5차원 공간으로 생각 해 볼 수는 있다.

그러나 실제로 3차원부터 한 차원 높아짐에 따라 그 의미는 실로 엄청나게 다른데 이는 차원이 다른 사람과 대화하거나 운동경기를 할 때도 어느 정도 실감은 하지만 우주 속에서의 차원 의미는 상당히 다르다.

3차원까지는 공간개념으로 잘 알고 있다. 앞서와 같이 3차원을 움직이면 3차원의 크기만 다를 뿐 내내3차원이다. 그러면 3차원을 움직여 3차원이 아닌 방향(좌표축)은 무엇인가! 그것이 바로 시간(time)이라고 아인슈타인이 정의하였다. 그러므로 4차원은 시공(space and time)의 세계인 것이다.

이러한 시공의 세계는 매우 뒤틀려 있어서 우리 눈으로는 그 실체를 볼 수가 없고, 다만 양적 개념만 느낄 수 있을 따름이며 우리는 그 안에서 속박되어 살고 있다는 것이다.

이러한 시공을 초월하는 상태란 큰 능력을 의미하고 개미가 인간생활을 이해 못하듯이 우리 같은 보통 사람은 시공을 초월하는 존재를 이해하기 어렵게 되는 것이다.

그래서 도사(道士, 즉 시공을 넘나드는 길을 아는 사람)란 말이 있고 더욱이 과학적으로 풀기 어려우므로 종교적 신념을 빌어 이해하고자 노력을 하고도 있는 것이다.

기묘한 시공의 실체

5차원의 세계는 고사하고 우리는 4차원의 시공의 세계에 대한 실체의 이해도 어려운 대상이다. 아인슈타인이 밝힌 시공이란 이렇다. 우주는 태초에 무형인 에너지부터 존재하였다. 이 에너지가 물질을 만들고 이 물질이 공간과 시간을 동시에 존재케 한다고 하였다.

말하자면 태초에 우주에 공간과 시간이 생겼고 그 안에 물질이 존재하여 별도 떠 있게 되고 급기야 태양과 지구 및 우리들이 존재한 것이 아니고 그 반대라는 것이다. 그러므로 물질(질량)이 그 주변의 공간구조를 변형시킴은 물론 시간까지도 물질의 운동 상태에 따라 그 성질을 변화 시킨다고 하였다.

이것은 뉴우튼이 밝힌 공간과 시간의 절대성을 크게 부정한 것으로 경우에 따라서는 공간은 휘어지고 시간은 빨리 가거나 느리게 간다는 의미로 상식적으로는 이해가 쉽게 가지 않는 사실을 밝혔다.

시간에 대하여 우리는 자연현상이나 변화에 관하여 “현재”라는 감각으로 파악하는 버릇이 있는데 예를 들어 10억 광년 떨어진 저쪽 우주공간에 있는 별을 생각할 때, 그 때의 현재는 그 별에 대해서는 10억 년 전의 옛 모습이라는 사실이다.

따라서 아인슈타인은 3차원을 움직여 3차원이 아닌 방향 그것은 우리 눈으로는 볼 수 없고 단지 양적 개념으로만 느낄 수 있는 방향, 그것을 곧 시간이라 하였다.(계속)