우라시마 효과
1. 개요
일반상대성 이론과 관련된 일본의 용어.
1957년 창간된 SF 동인지인 《우주진(宇宙塵)》의 제작자인 시바노 타쿠미(柴野拓美)가 옛 우화인 '우라시마 타로 이야기'와 '쌍둥이의 역설'이 비슷하다는 점에서 착안해 명명한 것으로 알려져 있다. 정확하게 내용을 따져 보면 쌍둥이의 역설과 직접 관련있는 것은 아니고, 쌍둥이의 역설을 유발한다고 가정된 상황 설정이 우라시마 타로 설화와 유사하다. 참고로 우라시마 효과라는 용어가 공식적으로 쓰이는 학술용어는 아니니 착각하지 말자.
일반적으로 서구권에는 1820년 워싱턴 어빙이 발표한 단편집 《스케치북》에 나오는 인물인 '립 밴 윙클'의 이름을 따서 '립 밴 윙클 효과'로 알려져 있다.
2. 우라시마 타로 설화
우라시마 타로 이야기'는 우라시마라는 사람이 갈굼당하고 있던 거북이를 구해주고 그 보답으로 용궁에 가서 용궁 순회 관광코스를 밟은 후 지상으로 돌아왔더니 이미 다들 늙어서 자기를 못 알아보는 이야기. 알고 보니 용궁은 시간이 느리게 간다고 한다.
이후 용궁에서 받아온 보석상자를 열자 거기에서 연기가 나서 그도 순식간에 노인이 돼버렸다.[1]
2.1. 세계의 유사 설화들
한국이나 중국의 신선계에서 하루 바둑두고 돌아오면 이미 시간이 한참 지나갔다는 이야기도 같은 맥락으로 보인다. 그래서 우리식은 ''''신선놀음 효과''''라고 해야 할 것 같다(...). 속담으로도 ''''신선놀음에 도끼 자루 썩는 줄 모른다.''''가 있다.[2]
속담의 옛이야기 버전에서는 한 나무꾼이 깊은 산에서 나무 한짐 하고 나서 멀리 바위에서 바둑을 두는 두 노인을 보고 한숨 돌릴겸 나뭇짐과 도끼를 얹은 지게를 세워 놓고 바둑 구경을 했다. 그러자 한 노인이 나무꾼에게 먹는 게 좋을 거라며 환약을 줬다. 환약을 삼킨 나무꾼은 바둑 구경을 계속 했다. 문득 나무꾼은 나무를 가지고 돌아가야 겠다고 생각하고 세워 놓은 지게로 돌아와 도끼를 집어드는 순간 도끼자루는 썩어서 순식간에 바스러지고 녹슨 도끼날이 떨어지자 지게와 나뭇짐도 순식간에 바스러져 버렸다. '''사실 그 노인들은 산신령들이었고 나무꾼은 자기도 모르게 선계를 넘어갔다가 돌아오면서 현실에서는 도끼자루가 썩어 바스러질 정도로 엄청난 시간이 흘렀다'''는 다소 섬짓한 결말.
뒷이야기가 더 나오는 책도 있는데, 그 나무꾼이 자기 집으로 돌아가자 전혀 듣도 보도 못한 사람들이 자기 집을 차지하고 살고 있었다. 나무꾼은 전혀 듣도 보도 못한 사람들이 자기 집을 차지하고 있으니 어리둥절했고, 그 집에 살고 있던 사람들도 왠 듣보잡이 와서 자기 집이라고 우기니 그저 황당할 뿐이었다. 그런데 그 나무꾼이 자기 이름을 밝히자 그 집에서 가장 나이 많은 노인이 기억을 더듬더니 '우리 증조부님이 그런 이름이었는데, 그 어른이 젊은 시절 나무를 하러 산에 들어갔다가는 그대로 돌아오지를 않았었다고 들은 적이 있다' 는 말을 한다. 자기가 집을 떠날 때는 (당연히) 태어나지도 않았던 증손자가 노인이 될 정도의 세월이 지난 현실에 나무꾼이 절망하며 이야기는 끝난다. 또는 집에 자기 이름을 새긴다
이런 이야기는 나라마다 꽤 있다. 영국(또는 아일랜드)에서 전해지는 이야기를 보자.
이런 이야기가 전해진다. 또는 그 개는 영원히 멈추지 않아서 왕과 기사들은 다시는 말 위에서 내려오지 못하고 계속 달리면서 지내다가 식사나 여러가지를 말 위에서 해결하면서(...) 그냥 그렇게 나이들어서 죽게 되었다는 이야기도 있다. 이상한 곳에 가서 잠깐 있다보니 바깥은 수백 년이 지났다는 이야기는 꽤 많다는 것.헬라 왕이 드워프 왕을 만나 초대를 받게 되어 몇몇 기사들을 데리고 드워프 나라에 가서 사흘 동안 머물면서 잘 대우받았다. 그런데 집으로 돌아오려고 하니 드워프들이 내준 말은 자신들이 사흘 전 타고 온 말이 아니었다. 그래도 말은 매우 고급 명마들이라 타고 나가는데, 드워프 왕이 개를 한마리 내주면서 이 개가 멈춰서지 않으면 절대로 말에서 내리지 말라고 하는 것 아닌가. 왕과 기사들은 알았다면서 그 개를 데리고 드워프 나라를 나왔다. 그런데 뭔가 오던 길이 이상했다. 아무리 봐도 여기가 어딘지 몰라 두리번거리는데, 마침 어느 양치기 노인이 양들을 이끌고 지나기에 말 위에서 여기가 어디냐고 물어보니 그 노인은 전혀 이상한 이름을 대는 것이 아닌가.
놀란 왕과 기사들은 자신들의 나라 이름을 말하는데 노인은 처음에는 몰라하다가 곰곰히 생각하더니 말하길 "아, 그 이름은 한 3백 년 전에 있던 나라 이름이오. 오래전 거기 왕이 무슨 잔치인가로 가서 돌아오지 않아 왕비는 왕을 기다리다가 절망 끝에 죽었다던가 들었소. 벌써 그 나라는 예전에 멸망했지요." 이 말에 왕과 기사들은 자신들이 지낸 드워프 세계의 사흘이 3백 년이라는 걸 알고 기겁했다. 드워프 왕이 준 개는 멈추지 않고 계속 주변을 달리고 있었는데, 한 기사가 말에서 내리자마자 고통스러운 비명을 지르면서 흙같이 변해 사라지는 거 아닌가. 결국 왕과 기사들은 말에서 내리면 자신들이 한꺼번에 3백년 나이를 먹게 되는 걸 알고 그 개를 따라가면서 개가 멈춰설 때만 잠깐 말에서 내릴 수가 있었다
3. 특수 상대성 이론과의 관련성
형과 동생이 헤어졌다가 다시 만났는데 둘이 서로 다른 길이의 세월을 거쳐 왔다는 아이러니한 이야기. 여기까지가 우라시마 효과 혹은 립 밴 윙클 효과다.쌍둥이 중의 형은 외우주의 별을 다녀오는 우주여행을 떠났고 동생은 지구에 남았다. 쌍둥이 형은 빛의 속도의 80%나 되는 빠른 속도로 지구에서 10광년 떨어진 별까지 다녀왔다고 하자. 지구에 남아 있는 쌍둥이 동생의 시계로 측정했을 때 쌍둥이 형이 별나라까지 가는 데는 12.5년이 걸리고 다시 지구로 돌아오는 데도 12.5년이 걸린다. 따라서 여행을 하고 돌아오는 동안에 지구의 쌍둥이 동생은 25살의 나이를 먹게 된다. 그러나 지구의 쌍둥이 동생이 우주여행을 하고 있는 쌍둥이 형의 시계를 관측하면 시계가 '''상대적으로''' 천천히 가기 때문에 우주 여행을 하고 있는 쌍둥이 형은 겨우 15살을 먹었을 뿐이다. 즉 형 +15살, 동생 +25살.
여기까지만 들어도 충분히 아이러니하고 역설처럼 들리겠지만, '''특수 상대성 이론에 따르면 광속에 가까운 속도로 여행하는 우주선에서 시간이 느리게 흐르는 것은 역설도 뭣도 아니고 매우 당연한 일일 뿐이다.''' 즉 이상의 이야기에서는 논리적 모순이 없기 때문에, 우라시마 '효과'라고 부를 뿐 '역설'이라고 부르지 않는다.
우리의 일상생활에서야 경험할 일이 없지만 중력장에 의한 시간의 지연은 실제 실험에서도 관측되는데 빠른 속도로 지구를 도는 위성에서의 시간 지연이 대표적이다.
3.1. 쌍둥이의 역설
역설은 형의 입장에서 관측한 동생의 나이와, 동생 자신의 입장에서 관측한 동생의 나이가 다를 수 있다는 데서 발생한다.
앞서 설명한 우주여행의 상황에서, 형의 관점에서 관측하면 지구의 쌍둥이 동생이 '''똑같이 뒤로 달리고 있으므로''' 지구의 시계가 천천히 간다. 따라서 여행하는 쌍둥이 형의 시계가 15년을 가는 동안에 지구의 시계는 9년 간 것으로 관측된다. 다시 말해 자신은 15살 먹었고 지구의 쌍둥이 동생은 9살 먹은 것으로 관측할 것이다.
형의 입장에서는 동생의 시계가 천천히 가고, 동생의 입장에서는 형의 시계가 천천히 가는 것으로 보일 것이기 때문에, 두 형제가 다시 만났을 때 누가 더 나이 든 것처럼 보일 것인지 말할 수 없다! 이것이 바로 쌍둥이의 역설.
그러나 실제 아광속 항행 시에 이런 역설은 발생하지 않는다. 형은 자신이 15살을 먹는 동안 동생은 9살을 먹는 건 맞다. 하지만 형의 경우는 필연적으로 역방향으로 가기 위해서 어마어마한 감속과 가속을 거치게 되므로, 그 짧은 시간이 동생에게 16년이 더 흐른처럼 느껴지는 것이다. 그 때문에 형은 동생이 순식간에 +4.5살이 아닌 16살을 더 먹은 +20.5살로 보이게 된다. 그리고 다시 자신이 7.5살 먹을 동안 동생이 4.5살을 더 먹으면 형은 +15살, 동생은 +25살.
속도만 고려했을 때는 형이 본 동생이나 동생이 본 형이나 똑같은 속도로 멀어지는 것처럼 보이지만, 가속도까지 고려하게 되면 형만 가속도를 받고 동생은 가속도를 받지 않기 때문에, 실제로 둘의 입장은 대칭이 아니게 되는 것이다.
비교적 간단하게 설명되어있어서 이해가 잘 안되거나, 좀더 정확히 알고 싶으면 네이버 캐스트의 '쌍둥이의 역설'을 참고하자. 더 상세하게 설명되어 있다. #
4. 대중매체에서의 우라시마 효과
- 톱을 노려라! 는 우라시마 효과를 적극적으로 연출에 사용했다. 동년배였던 캐릭터들이 우라시마 효과를 통해 다른 시간을 살아서 나이 먹는것도 달라진다. 전장에서 거의 떠나지 않았던 노리코는 작중 나이를 거의 먹지 않았지만 지구를 떠나지 않았던 친구인 키미코는 약 25살 나이를 먹어버렸고 은하중심타격함대에 참가하지 않은 카즈미는 15살 나이를 먹었다. 그리고 엔딩에서 건버스터가 은하 중심부에서 지구까지 돌아오는데 걸린 시간은 지구 기준 무려 1만 2천년.
- 주인공과 히로인이 수백년의 시간을 서로 따라잡아 재회하는 영원한 전쟁의 엔딩
- 나가미네 미카코 (별의 목소리)
- 불편한 삼대 (개그 콘서트) - 우주여행에서 돌아와 자신보다 늙은 아들과 손자 때문에 불편을 겪는다는 설정의 코너. 이 효과를 개그로 이용한 몇 안되는 사례.
- 50일 후 (코미디빅리그/2018)
- 사코미즈 신고 (울트라맨 뫼비우스)
- 우라시맨 (미래경찰 우라시맨)[3]
- 히구치 키미코 (톱을 노려라!)
- 라제폰에서의 '도쿄 주피터', 이로 인해 주인공인 카미나 아야토와 히로인 시토 하루카의 시간은 엇갈려 진행된다.
- 나나세 카나카 (나루에의 세계) - 아빠 만나러 지구행 광속화물선에 숨어들었다가 15년이란 세월을 공으로 날려버렸다.
- 릭 맥코이 (나이트런) - 게이트 이동중 우주괴수에 의해 광속으로 표류해서 17년을 생으로 날려버렸다. 본인이야 몇 시간 긴급 동면이었지만 그 몇 시간동안 잃어버린 것은…
- 쿠퍼 (인터스텔라) - 중력에 따라 시간이 상대적으로 흐른다는 걸 주요 내용으로 삼았다. 주인공 쿠퍼는 블랙홀에 가까운 별에 고작 몇시간 있다가 우주정거장으로 귀환했는데 거기 시간으론 무려 23년이 지나있었고 우주여행을 떠나기 전 어렸던 자신의 자식들의 나이가 자신과 비슷하거나 오히려 더 나이를 많이 먹은 걸 영상 메시지로 확인한다. 엔딩에선 자신은 고작 2년 정도의 나이를 먹었는데 어렸던 딸은 임종을 앞둔 할머니가 되어버렸다.
- 드래곤볼의 정신과 시간의 방은 내부의 1년이 바깥의 1일인데, 위의 예시들과는 반대로 시간이 365배 빨리 간다. 역으로 생각하면 방 안이 정상이고 바깥 세계 전부가 광속으로 움직이고 있거나 강한 중력장에 있는 것이 된다.
- 후지코 F. 후지오의 단편 '돌아온 여행자'에서도 우라시마 효과가 언급되었다.
- 마하바라타에서도 천계의 20분이 인간계에서 1억 1600만 년으로 흘러간다는 내용이 있다. 참고로 이 서사시는 현존하는 신화나 문학 작품에서 거의 최초로 우라시마 효과 언급된 작품이기도 하다. #
- 토르: 라그나로크에 등장한 사카르는 점프포인트(코즈믹 게이트웨이)로 둘러싸인 우주 최변방의 행성인 탓에 시간의 흐름이 일반적인 우주와 매우 차이난다.[4][5]
- 어벤져스: 엔드게임에서 스콧이 양자 영역에 5시간동안 갇혔는데, 우연히 천운으로 빠져나오니까 현실 세계에서 5년이라는 시간이 흘렀다는 걸 깨닫게 되고, 이 덕분에 이 현상을 토대로 핌 입자를 이용한 시간 여행의 가능성을 제공해서 성공하게 된다.
- 반농담조로 문명하셨습니다처럼 일부 막장제조게임들도 이 현상을 겪을 수 있다는 이야기도 있다.
- 전설의 고향 이어도 에피소드 #
- 립 반 윙클
- 나루에의 세계 - 여동생보다 언니의 나이가 더 어린 이유가 광속으로 우주여행을 했기 때문이다.