에디터는 산타가 선물을 나눠준다는 말을 태어나서 믿어본 적이 없습니다. 말이 안 되잖아요. 굳이 전세계 어린 아이 수와 굴뚝이 있는 집의 개수를 헤아리고 곱하고 나누는 일을 하지 않아도 알 수 있습니다. 비단 저만 이런 생각을 한 건 아닌 가봅니다. 제목이 <예수도 몰랐던 크리스마스의 과학>이라는 책도 있을 정도니까요.
그런데 산타가 불로멸사의 존재라면 어쩌면 정말 과학적으로 가능할 지도 모릅니다. <예수도 몰랐던 크리스마스의 과학>의 저자는 이런 말로 책을 시작합니다.
"물론 나도 처음에는 어떤 날씨든 상관없이 크리스마스 이브에 수억개의 선물 보따리를 실은 산타가 어떻게 지구를 한 바퀴나 돌면서 그렇게 정확히 지붕 위에 착륙할 수 있었는지 알 수가 없었습니다. 그런데 산타가 유전공학, 컴퓨터, 나노기술, 양자역학 등에 대해 방대한 연구를 했다는 결론에 도달하자 모든 의문이 풀리기 시작했습니다."
아니, 비과학적인게 아니라 산타가 과학의 전영역에 걸쳐 통달했기 때문에 크리스마스 선물 배분이 가능하다니요. 도대체 이게 무슨 이야기일까요?
산타의 딜레마
유니세프의 2014년 통계에 따르면 전세계 아이들은 약 22억 명입니다. 한 집에 평균 2.5명의 어린이가 있다고 가정해보면 산타는 8억 8천만 가정에 들러야합니다. 책의 저자는 이 집들이 지구상 육지에 골고루 퍼져 있다고 가정하고 계산을 이어나갑니다. 지구의 반지름은 약6천 4백km니까 이걸 구의 표면적을 구하는 공식에 넣습니다. 4πr²이니까 대략 5억 1천만 km²가 됩니다. 지구 표면의 29%가 육지니까 그 면적은 1억 5천만 km², 한 집당 평균 면적은 0.178km². 모든 집이 똑같은 면적을 차지하고 있다면 집과 집 사이의 거리는 0.42km입니다.
그러면 산타는 3억 5천 6백만km를 날아다니면 되겠군요. 24시간 안에. 여기서 꾀를 한 가지 낼 수 있습니다.
산타가 날짜 변경선을 제일 먼저 통과하는 지점에 가만히 있으면 지구가 돌면서 그 다음 집이 산타 앞으로 오기 때문에 24시간에 걸쳐 날짜 변경선 상의 모든 집에 선물을 배달할 수 있습니다. 더 나은 방법은 뒷걸음질 치면서 선물을 배달하는 겁니다. 그렇게 하면 24시간을 또 벌 수 있습니다. 48시간이 되죠.
이렇게 확보한 최대 48시간 동안 산타가 배달을 한다면 썰매는 초속 2,060km로 날아야합니다. 모든 집에 굴뚝을 타고 내려가야 하고, 뚱뚱한 산타의 무게와 중력 가속도까지 계산한다면 산타와 하늘을 나는 순록은 출발하자마자 한뭉치의 쌈장이 되어버릴 거라고 합니다. 이렇게 해서는 선물을 줄 수 없겠네요. 음?
산타와 상대성이론
노스캐롤라이나 주립대의 래리 실버버그 교수가 산타 썰매의 작동 방법을 알고 있다고 합니다. 그는 항공우주학과 교수이자 미 항공우주국 화성탐사 센터의 회원입니다. 박사 학위 과정의 학생들과 연구한 결과라고 합니다.
"산타는 첨단 과학 이론을 썰매 설계에 도입하는 점에서 한 발 앞서가고 있다"며 하룻밤 사이에 장난감을 전세계에 다 배달할 수 없기 때문에 산타가 존재하지 않는다고 말하는 어른들(에디터와 같은 사람들)을 어린이들은 믿으면 안 된다고 당부했습니다.
실버버그는 산타가 아인슈타인 상대성 이론에서 몇 가지를 이용한다고 합니다. 첫째는 특수 상대성 이론입니다. 간단히 말하자면 이 이론은 속도가 빨라질수록 시간이 느리게 가고 공간은 수축한다는 건데요.
썰매가 빛에 가까운 속도로 빠르게 달리고 있다고 해보겠습니다. 이때 지상에 있는 우리와 산타의 시간은 다르게 흐릅니다. 산타는 계속 달리고 있지만 마치 지구 위 세계는 정지한 것처럼 보일 겁니다. 느긋하게 선물을 나눠줄 수 있는 거죠.
실버버그 교수는 우리가 시공간을 이해하기 시작한 건 20세기 초지만, 산타 일행은 그보다 훨씬 전부터 이걸 알고 있었을 거라고 이야기합니다. 사실 산타는 시간, 공간, 빛을 조작하는 법을 이미 터득했다는 건데요. 이미 오래 전 자신과 사슴이 전세계를 다니며 선물을 나눠주기에 딱 알맞는 상대성 구름을 개발했다고 합니다.
웜홀을 통과하는 산타
어쩌면 산타는 굴뚝이 아니라 웜홀을 타고 내려가 선물을 주고 오는 건지도 모릅니다. 우주를 이리저리 접어가면서 말이죠.
시공간 안의 지름길 '웜홀'을 사용한다는 이야기입니다. 웜홀(worm hole)은 '벌레 구멍'이라는 단어에서 그 의미를 유추할 수 있습니다. 동그란 사과에 한 쪽편에서 반대편으로 가려면 어떻게 해야할까요? 사과 표면을 따라서 이동할 수 있겠지만, 만약 벌레가 사과를 아삭아삭 먹으며 관통해버릴 수도 있을 겁니다. 이때 움직이는 거리가 획기적으로 줄어들죠. 이런 식으로 멀리 떨어진 두 시공간을 연결해 줍니다.
산타가 어떤 특정한 문으로 나갔다가 웜홀을 통과한 후에 다른 문으로 들어올 수 있지 않을까요? 웜홀의 한쪽 끝을 썰매에 매달고 다니면서 다른 쪽 끝을 방문하려는 집 내부에 연결하면 되죠. 배불뚝이 산타의 배가 굴뚝에 걸릴까봐 걱정하지 않아도 됩니다. 숯이 묻을 염려도 없을 겁니다.
과학기술이 발전할수록 산타가 실재할 가능성도 높아질지 모르겠습니다. 이번 크리스마스에 "산타가 정말 있냐"고 묻는 아이들에게 과학자 산타를 알려주는 건 어떨까요?
