영화「인터스텔라」의 사이언스와 픽션 (In : Tagesspiegel, 2014.11.26)

Interstellar" im Faktencheck : Bis an die Grenzen der Physik

von Ralf Nestler

사진출처 : picture alliance / dpa

 

 

지구에서 인류의 생존이 위협받게 되자, 몇 사람의 선발대가 새로운 행성을 찾아 머나먼 은하계를 향해 출발한다. 이런 내용의 줄거리를 가진 크리스토퍼 놀란 감독의 영화 인터스텔라가 관객들의 감탄을 불러일으키고 있다. 인류는 2014년 현재 다른 은하계는 말할 것도 없고 달을 여행하는 것 조차도 아직 실현하지 못한 상태이므로 모험적인 우주여행을 영상화하기 위해 감독은 여러 가지 상상력을 동원해야 했다. 영화 인터스텔라는 얼마만큼 과학적이고 얼마만큼의 허구를 담고있는가? 영화의 기술자문을 했던 미국 칼텍의 킵 손(Kip Thorne) 교수로부터 박사학위 논문지도를 받은 포츠담 중력물리학 막스 플랑크 연구소(Potsdamer Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik) 소장을 역임한 베르나르트 슈츠(Bernard Schutz) 박사로부터 들어 본다.

 

 

Der Menschheit droht der Exitus, darum suchen ein paar Auserwählte nach einem neuen Heimatplaneten, in einer fernen Galaxis. Mit diesem Plot begeistert Christopher Nolans „Interstellar“ das Publikum. Für die abenteuerliche Reise mussten die Macher viel Fantasie aufbringen, schließlich schafft es die Menschheit im Jahr 2014 nicht einmal bis zum Mond, geschweige in andere Sternensysteme. Wie viel science und wie viel fiction steckt in „Interstellar“? Auskunft darüber gibt unter anderem Bernard Schutz. Er war bis zu seiner Emeritierung im Sommer Direktor am Potsdamer Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und hat seine Promotion bei Kip Thorne angefertigt, Forscher am California Institute of Technology und wissenschaftlicher Berater des Films.

 

 

 

웜홀을 통한 우주여행의 가능성

Die interstellare Reise durch ein Wurmloch

 

 

웜홀이라는 개념은 사차원의 구조에서 공간이동시간을 단축시키는 것을 나타낸다. 삼차원의 세계에 살고있는 우리들 인간으로서는 이해하기 어려운 개념이다. 영화 속에서도 등장하지만, 종위 위에 두 개의 점을 연결하는 직선을 예로 들어 추론해 볼 수 있다. 평평한 종이를 둥글게 구부려 보면 두 개의 점은 보다 가까워지고 한 점에서 다른 한 점으로 이동하는 거리가 단축되는 것이다.

 

Mit dem Begriff "Wurmloch" werden Abkürzungen in der Raumzeit bezeichnet, einer vierdimensionalen Struktur. Das ist für uns Menschen, die nur drei Dimensionen kennen, schwer vorstellbar. Helfen kann folgende Analogie, die auch im Film verwendet wird: Zeichnet man auf einem Blatt Papier zwei Punkte, ist die kürzeste Entfernung eine gerade Linie. Faltet man das Blatt, kommen sich die Punkte viel näher, der Weg zwischen ihnen wird kürzer.

 

 

손(Thorne) 교수는 웜홀이 존재할 수 있는 여러 가지 이론적 전제조건에 대해 연구하였지만 아직까지 누구도 웜홀을 발견하지 못하고 있다. 웜홀이라는 개념은 지나치게 사변적(思辨的)인 것으로 간주된다. “웜홀이라는 것이 존재하려면 네거티브 에너지라는 것이 존재해야 합니다”라고 슈츠(Schutz) 박사는 설명한다. 그런데, 네거티브 에너지라는 개념은 전통적인 물리학 영역에서 인정되지 않으며 양자물리학에서도 받아들이지 않는 개념이라고 한다. “양자의 세계를 정밀히 관찰하면, 네거티브 에너지와 파지티브 에너지가 공존하는 미세한 파동을 볼 수 있습니다.” 그렇지만 나노물리학 분야와 매크로물리학 분야 사이에는 여전히 하나의 울타리가 가로놓여 있다고 한다. 웜홀의 존재를 증명하려면 어떤 식으로든 네거티브 에너지를 끌어모을 수 있어야 한다고 슈츠 박사는 말한다. “어떻게 그것이 가능할 것인지에 대해서, 특히 웜홀을 우리가 이용할 수 있을 것이지에 대해서는 아직 아무도 정확한 설명을 내놓지 못하고 있습니다.” 그러나 슈츠 박사는 언제가 그것이 가능한 때가 도래할 수도 있다는 점을 배제하지는 않는다고 말한다.

 

Thorne hat viel zu theoretischen Voraussetzungen für Wurmlöcher gearbeitet, gefunden hat sie aber noch niemand. Sie gelten als hochspekulativ. „Um sie zu erzeugen, benötigt man negative Energie“, erläutert Schutz. In der klassischen Physik gebe es diese nicht, in der Quantenphysik sehe das schon anders aus. „Schaut man sich ein Quantenfeld genauer an, gibt es dort winzige Fluktuationen, die negative und positive Energie haben.“ Doch nach wie vor gibt es eine Mauer zwischen der Physik der Nanowelt und der uns vertrauten Makrowelt. Um ein Wurmloch zu bauen, müsste man die negative Energie irgendwie einsammeln und zusammen bringen, sagt Schutz. „Keiner weiß, wie das gehen könnte. Und vor allem, ob wir so ein Wurmloch beherrschen könnten.“ Er hält es aber nicht für ausgeschlossen, dass das in Zukunft einmal möglich sein könnte.

 

 

블랙홀 속으로의 탐험

Expedition ins Schwarze Loch

 

 

영화에서 주인공 쿠퍼는 우주선을 타고 블랙홀 속으로 들어간다. 현재까지의 이론으로는 그것은 곧 100 퍼센트 죽음을 의미한다. 물리학자들이 논쟁을 벌이는 것이라고는 블랙홀로 들어가는 우주비행사가 화염으로 불타는 것인지 압력으로 산산히 부서지는 것인지 하는 점이다. 그런데 영화 속에서 주인공 쿠퍼는 놀랍게도 무사한데 그것은 놀란 감독과 손 교수가 지나치게 무리하게 이론을 적용했기 때문이다. 이 대목의 영화 속 장면은 지나치게 확대해석 되어서는 곤란하다. 슈츠 박사에 의하면 이론적으로는 웜홀이 존재하기 위한 전제조건이 되는 다차원의 세계와 네거티브 에너지를 활용하여 블랙홀의 엄청난 힘을 상쇄시킬 수 있다고 한다. 이런 시나리오는 상상력의 산물이라고 볼 것이지만 그렇다고 해서 완전히 불가능한 것은 아니라고 한다.

 

 

Der Filmheld Cooper fliegt mit seinem Raumschiff in ein Schwarzes Loch. Nach allem, was bisher bekannt ist, bedeutet das den sicheren Tod. Wobei sich Physiker darüber streiten, ob ein Astronaut verbrennt oder zerfetzt wird. Cooper ist aber erstaunlich fit, weil Nolan und Thorne kräftig am Geländer der Theorie zerren. Nun soll hier die Handlung nicht zu sehr ausgebreitet werden. Nur so viel: Weitere Dimensionen und die negative Energie, die für das Wurmloch nötig ist, könnten auch benutzt werden, um den gewaltigen Kräften im Schwarzen Loch etwas entgegenzusetzen, sagt Schutz. Auch hier gelte, dass das Szenario spekulativ sei, aber nicht ausgeschlossen sei, dass es so funktionieren könnte.

 

(이하 줄임)