웜홀은 실제로 존재할까? 우주를 지름길로 연결한다는 상상의 문

웜홀이라는 단어를 들으면 대부분 영화나 소설 속 장면이 먼저 떠오른다. 한 발짝 들어섰을 뿐인데, 순식간에 다른 은하나 먼 미래로 이동하는 장면 말이다. 그래서 웜홀은 늘 ‘과학이라기보다 상상’의 영역에 속한 것처럼 느껴진다. 하지만 놀랍게도, 웜홀이라는 개념은 완전히 허구에서 태어난 것이 아니다. 수식으로 설명되고, 이론적으로는 가능하다고 여겨지는 과학적 가설에서 출발했다. 그렇다면 정말 웜홀은 우주 어딘가에 존재할 수 있을까? 아니면 인간의 상상력이 만들어낸 아름다운 착각일까? 이 글에서는 웜홀이 무엇인지, 왜 과학자들이 이 개념을 진지하게 논의했는지, 그리고 현재 과학이 웜홀에 대해 어디까지 밝혀냈는지를 차분히 정리해 본다. 우주 과학이 멀게 느껴졌다면, 이 이야기를 통해 조금 더 가까워질 수 있을 것이다.

상상에서 시작된 과학적 질문

웜홀은 흔히 ‘우주의 지름길’로 표현된다. 마치 종이 한 장을 떠올려 보자. 종이 위에서 두 점 사이를 이동하려면 길게 돌아가야 한다. 하지만 종이를 접어 두 점을 맞닿게 만든다면, 아주 짧은 거리로 이동할 수 있다. 웜홀은 바로 이 비유에서 출발한다. 멀리 떨어진 우주의 두 지점을 공간 자체를 접어 연결하는 통로라는 개념이다. 이 설명만 들으면 공상과학처럼 느껴지지만, 흥미롭게도 이 발상은 물리학의 기본 원리에서 완전히 벗어나 있지는 않다.

사람들이 웜홀에 매력을 느끼는 이유는 분명하다. 우주는 너무나 넓다. 현재 기술로는 가장 가까운 별까지 가는 데도 수만 년이 걸린다. 그래서 ‘공간을 이동하는 방법’이 아니라 ‘공간 자체를 바꾸는 방법’이 가능하다면 어떨까 하는 질문이 자연스럽게 나온다. 이 질문이 바로 웜홀 연구의 출발점이었다. 처음에는 순수한 이론적 호기심이었지만, 시간이 지나며 물리학자들은 이 개념을 진지하게 계산하기 시작했다. 그리고 그 과정에서 예상보다 복잡하고 흥미로운 문제들이 드러났다.

 

우주의 두 지점을 공간자체를 접어서 연결하는 통로라는 개념

웜홀은 과학적으로 가능한가

웜홀이라는 개념은 이론 물리학에서 자연스럽게 등장했다. 공간과 시간이 하나로 엮인 구조라면, 그 구조가 반드시 단순해야 할 이유는 없기 때문이다. 수학적으로는 공간이 휘어지고 접히며, 서로 다른 지점을 연결하는 해가 나올 수 있다. 문제는 ‘가능하다’는 것과 ‘실제로 존재한다’는 것 사이의 간극이다. 수식이 허용한다고 해서, 자연이 꼭 그렇게 행동할 필요는 없다.

가장 큰 난관은 안정성이다. 이론적으로 계산된 대부분의 웜홀은 아주 짧은 순간에 붕괴해 버린다. 마치 얇은 비눗방울처럼, 잠깐 형태를 유지하다가 바로 사라진다. 사람이 통과할 만큼 안정적인 웜홀을 유지하려면, 매우 특이한 조건이 필요하다. 여기서 등장하는 것이 ‘특이한 물질’이다. 이 물질은 우리가 일상에서 아는 물질과 전혀 다른 성질을 가진 것으로, 중력이 아니라 오히려 반대로 작용해야 한다. 문제는 이런 물질이 실제로 존재하는지조차 확실하지 않다는 점이다.

또 하나의 문제는 관측이다. 설령 웜홀이 존재한다고 해도, 그것을 어떻게 찾아낼 수 있을까? 블랙홀처럼 주변에 강력한 영향을 미치지 않는다면, 웜홀은 사실상 감지하기가 매우 어렵다. 간혹 웜홀의 입구가 블랙홀과 비슷한 모습으로 관측될 가능성도 제기되지만, 현재 기술로는 둘을 명확히 구분하기가 쉽지 않다. 그래서 지금까지 웜홀의 직접적인 증거는 발견되지 않았다.

그렇다고 해서 과학자들이 웜홀 연구를 완전히 포기한 것은 아니다. 웜홀을 연구하는 과정에서 공간과 시간의 본질, 중력의 극단적인 성질, 그리고 우주의 구조에 대한 이해가 깊어지기 때문이다. 웜홀은 목적지라기보다, 그 과정에서 얻는 통찰이 더 중요한 연구 주제에 가깝다. 실제로 많은 이론 물리학자들은 웜홀을 통해 양자역학과 중력을 연결하는 실마리를 찾고자 한다.

 

존재 여부보다 중요한 질문

결국 “웜홀은 실제로 존재할까?”라는 질문에 대한 현재의 답은 솔직하다. 아직 모른다. 이론적으로는 가능성이 열려 있지만, 관측된 적은 없고, 실현 조건도 극단적으로 까다롭다. 그래서 웜홀은 여전히 가설의 영역에 머물러 있다. 하지만 이 대답이 실망스럽게 느껴질 필요는 없다. 과학은 언제나 이렇게 시작되었기 때문이다. 한때 블랙홀도 순수한 이론에 불과했고, 중력파 역시 존재만 예측되었을 뿐이었다.

웜홀이라는 개념이 가진 진짜 가치는, 인간이 우주를 어떻게 이해하려 하는지를 보여준다는 점에 있다. 우리는 단순히 ‘멀리 가는 방법’을 고민하는 것이 아니라, 공간과 시간 자체를 질문한다. 왜 공간은 이렇게 생겼을까, 시간은 왜 한 방향으로 흐를까, 그리고 이 둘은 정말 절대적인 것일까. 웜홀은 이런 질문을 던지게 만드는 매개체다.

언젠가 기술이 지금과 비교할 수 없을 만큼 발전한다면, 웜홀의 흔적을 발견하게 될지도 모른다. 혹은 웜홀이 존재하지 않는다는 사실이 명확히 증명될 수도 있다. 어느 쪽이든, 그 과정에서 우리는 우주에 대해 훨씬 더 깊이 이해하게 될 것이다. 그래서 웜홀은 ‘존재하느냐, 마느냐’의 문제가 아니라, 우주를 향한 인간의 호기심이 어디까지 뻗어갈 수 있는지를 보여주는 상징처럼 느껴진다. 그리고 그 질문은 앞으로도 계속될 것이다.