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<인터스텔라>에서 나오는 5차원과 끈이론, 쉽게 알아보자 본문

과학 Talk

<인터스텔라>에서 나오는 5차원과 끈이론, 쉽게 알아보자

Editor! 2014.11.14 16:02


Talk. <인터스텔라>에서 나오는

5차원과 끈이론, 쉽게 알아보자!




인터스텔라 (2014)

Interstellar 
8.2
감독
크리스토퍼 놀란
출연
매튜 매커너히, 앤 해서웨이, 마이클 케인, 제시카 차스테인, 케이시 애플렉
정보
SF | 미국 | 169 분 | 2014-11-06



해당 포스팅은 크리스토퍼 놀란 감독의 <인터스텔라>에서 나오는 과학이론을 쉽게 풀어쓰기 위한 포스팅으로 <인터스텔라>에 대한 스포일러가 조금 포함되어 있습니다. 그러니 영화를 아직 보지 않으신 분들이나 스포일러를 보고 싶지 않은 분들은 즐겨찾기 추가해놓고 영화를 본 뒤에 읽으시기 바랍니다. ^^


그렇지만 스포일러는 최대한 적게 넣기 위해 이론에 대한 설명 위주로 포스팅을 쓰겠습니다.



ⓒ pixabay


<인터스텔라>는 과학적인 지식이 없어도 재미있게 볼 수 있는 SF영화입니다. 하지만 영화를 보고 오신 분들 중에는 그 속에서 나오는 과학이론에 관심을 가지며 영화 속 숨겨진 메시지나 정보를 찾기 위해 과학공부를 하고 있는 분들도 꽤 많은 듯 합니다. 그래서 사이언스북스에서 영화에서 중요하게 다뤄지는 이론을 가지고 간결하고 쉽게 포스팅을 쓰고자 합니다.


<인터스텔라>에서는 5차원의 개념이 나옵니다. 영화를 보고 오신 분들은 검색엔진에 5차원을 검색해보셨을 수도 있지요. 그때 포스팅이나 사전 등에서 본 5차원 관련 과학자가,



리사 랜들 ⓒ wiki


바로 하버드 대학교 교수이자 물리학자인 리사 랜들 일 겁니다.


우리의 감각은 오로지 커다란 3차원만 경험할 수 있기 때문에, 무한한 여분 차원은 믿기가 어렵다. 하지만 보이지 않는 무한한 차원은 우주에 존재할 수 있는 수많은 기이한 가능성 중 하나이며, 왜 그러한지를 앞으로 이 책에서 보게 될 것이다.

─ 리사 랜들, 『숨겨진 우주


리사 랜들은 3차원 세계는 5차원 막(브레인)에 매달린 물방울과 같다는 이야기를 합니다. 조금 더 쉽게 말해서 우리가 살아가는 세상은 샤워 커튼에 매달린 물방울처럼 5차원 막에 매달려 있으며, 중력은 5차원 세계에서 작용하는 힘일지도 모른다는 것입니다. 그러면서 아래와 같은 모형을 제시합니다.





여기서 말하는 끈은 흔히 생각하는 눈에 보이는 끈이 아니라 더 이상 세분화할 수 없는 최소의 단위를 말합니다. 이전에는 세상을 구성하는 최소 단위를 하나의 '점'이라고 보았으나 끈이론에서는 1차원 끈이라는 가설을 내세웁니다. 물론 아주아주 작으니 끈처럼 보이기는 커녕, 육안으로 확인할 수도 없겠죠. 끈이론에서는 끈의 진동에 따라 갖게 되는 에너지나 질량, 가지게 되는 힘 등 물리적인 성질이 결정이 된다고 주장합니다.



ⓒ pixabay


이 끈이론은 자연계에서 나타나는 4가지의 힘인 약력, 강력, 전자기력, 중력을 설명하기 위한 시도에서부터 시작이 되었는데요. 그 중 약력, 강력, 전자기력은 3차원에서 이론적으로 설명이 되는 힘이지만 중력은 3차원에서는 이론적으로 설명이 되지 않았습니다.


리사 랜들은 중력에 대해 다음과 같은 의문을 가집니다.


가장 중요한 문제 중 하나는 왜 중력이 우리가 아는 다른 힘에 비해 그토록 약한가 하는 문제이다. 산을 오르는 사람은 중력이 결코 약하게 느껴지지 않을 것이다. 이는 지구 전체가 당신을 끌어당기기 때문이다. 하지만 지구 전체가 작은 클립을 아래로 당기고 있어도, 아주 작은 자석 하나만 있으면 그 클립을 들어올릴 수 있다. 어째서 중력은 작은 자석보다도 약한 것일까?

─ 리사 랜들, 『숨겨진 우주


그리고 중력은 3차원이 아니라 5차원에서부터 오는 힘이라는 것을 알아냅니다. <인터스텔라>에서 보면 5차원에서 보낸 힘이 우리가 사는 세계에서 중력으로 나타나는 것을 볼 수 있습니다. 바로 리사 랜들과 라만 선드림이 제시한 위의 모형에서 설명할 수 있는 현상이지요. 5차원에서 가했던 힘이 현 세계에서는 중력의 힘을 전달하는 입자가 되어 중력의 현상으로 나타나는 것이죠.


차원과 끈이론에 대한 이야기는 『숨겨진 우주』의 번역을 맡은 역자들 중 한 명인 김연중 번역가의 옮긴이 후기에서도 훑어볼 수 있습니다.



물리학의 세계와 일상 세계를 연결하는 중력자 랜들

옮긴이 후기 읽기




다소 복잡한 내용이지만 <인터스텔라> 영화를 보고 와서 읽는다면 보다 이해가 쉬울 것입니다. 리사 랜들 이야기가 나온 김에 다음 달 중에 사이언스북스에서 리사 랜들의 신간, 『천국의 문을 두들기며』가 나온다는 이야기를 살짝 흘리고요. ^^





아주 자세히 다루지 못한 게 조금 아쉽지만, 그래도 영화를 보신 분들이 조금이라도 영화에서 나온 과학이론에 대한 실마리를 얻어가셨길 바랍니다!


참고 도서 ▶ 리사 랜들, 『숨겨진 우주』 (클릭)




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13 Comments
  • 프로필사진 BlogIcon 랑뚜 2014.11.17 21:15 신고 잘읽었습니다 요즘 내셔널지오그래픽 우주시리즈에 빠져서 재밌네요 ㅎㅎ
  • 프로필사진 Favicon of http://sciencebooks.tistory.com BlogIcon Editor! 2014.11.18 09:25 신고 감사합니다. 내셔널지오그래픽 <코스모스> 안 보셨으면 꼭 감상해보세요. ^^
  • 프로필사진 Favicon of http://sgurros1004.blog.me BlogIcon 박성현 2014.11.19 19:53 신고 잘 읽고 갑니다. 낼 바로 책을 사봐야할 것 같네요. 감사합니다.
  • 프로필사진 Favicon of http://sciencebooks.tistory.com BlogIcon Editor! 2014.11.20 09:06 신고 리사 랜들의 『숨겨진 우주』와 더불어서 레너드 서스킨드의 『블랙홀 전쟁』도 <인터스텔라>와 연관성이 깊은 도서이니, 서점에 들리면 한 번 살펴보고 가세요. ^^
  • 프로필사진 2014.11.21 16:47 비밀댓글입니다
  • 프로필사진 Favicon of http://sciencebooks.tistory.com BlogIcon Editor! 2014.11.24 13:46 신고 상상하기 힘든 세계인 것은 맞습니다. 우리가 태어나서 자라고 죽음까지에 이르는 지금의 공간과는 개념 자체가 다른 공간으로, 시간과 공간을 초월하기도 하고 상식적으로 일어날 수 없는 불가능한 일(이미 공이 가득 채워져 있는 박스에 똑같은 크기의 공들을 더 넣을 수 있다거나, 유리병의 뚜껑을 열지 않고 물을 따르는 등)이 가능하게 되기 때문입니다.
    해당 게시글은 리사 랜들의 『숨겨진 우주』에서 발췌한 부분이 많습니다. 게시글에 있는 모형을 제시한 리사 랜들은 『숨겨진 우주』를 통해 차원에 대한 과학적 이론과 근거들을 이야기해주니 읽어보시기 바랍니다.
  • 프로필사진 BlogIcon 사루만 2014.12.14 04:39 신고 이 책을 10년도 쯤에 읽었는데 인터스텔라 보자말자 영화에서 쓰인 큰 줄기가 이 책에서 설명하는 내용과 닮아 아! 리사 랜들을 모델로해서 머피라는 캐릭터를 만들었구나 라고 검색하니 이렇게 딲 나오네요 :) 재미있는 과학 교양서적 추천합니다 ㅎㅎ
  • 프로필사진 Favicon of http://sciencebooks.tistory.com BlogIcon Editor! 2014.12.16 09:10 신고 머피의 모델이 리사 랜들이라는 발상은 못해봤는데, 그럴 듯하면서도 무척 재미있는 생각입니다. 놀란 감독이 언급한 부분은 없었지만, 영화를 보며 그런 생각이 들었다니 대단하시네요. ^^
  • 프로필사진 BlogIcon 조승규 2015.03.22 16:57 신고 천국의 문을 두들기며 언제나오나요?
  • 프로필사진 Favicon of http://sciencebooks.tistory.com BlogIcon Editor! 2015.03.24 09:35 신고 『천국의 문을 들르기며』는 편집 중에 있는 책으로, 출간까지 조금 더 시일이 걸립니다. 최대한 빨리 좋은 과학서를 선보이기 위해 노력 중이니 조금 더 기다려주시기 바랍니다. 감사합니다!
  • 프로필사진 BlogIcon 김건웅 2015.03.26 22:29 신고 이 끈이론을 나의 과거,현재,미래에 대입한다면, 우리는 잘게 쪼개진(또는 이어진) 수많은 시공간의 phase에 존재하고 있다는 말인데, 그것들과의 관계는 없는 것인지? 그리고 우리가 일종의 의도(의지)로서 변화를 추구하는 것도 수많은 우주 갈래의 변수 안에 속한다고 봐야 하는 것인지?
    그렇게 생각하면 지금 이순간의 나와 나의 우주의 의미를 어떻게 찾아야 할지 모르겠네요. 노력이라던지 하는 부분도 수많이 이어진 우주 중 하나에 불과할 텐데요..
  • 프로필사진 ㅋㅋㅋ 2015.04.12 17:40 신고 증명되지 않았음. 비록 끈이론이 우아하고 우리우주를 잘 반영하고 있는 것 같으나 진실인지 아닌지 모름. 상대성이론으로 반박하실까봐... 상대성법칙은 증명되어 법칙이라 불려야하는데 이론이론 해대니 계속 이론으로 부르는 것. CERN에서 끈이론 증명하고자 데이터를 수집하고 있지만, 아직까지 나오지 않음. 사실이 아니라 이런 이론이 있다고 얘기해주시면 되겠네요. 끈이론이 아니더래도 인터스텔라에 나오는건 아직까지 판타지 소설일 뿐입니다.
  • 프로필사진 ㅋㅋㅋ 2015.04.12 17:43 신고 또 한가지... 우리 우주에 웜홀이 있다고 하더래도(또, 블랙홀은 증명되었지만 웜홀은 증명 못하니) 웜홀 통과는 불가능해요. 우리 우주의 한계 속도는 빛의 속도입니다. 빛이 질량이 없어 한계속도까지 낼 수 있으니 한계 속도를 빛의 속도라고 말하구요. 우리 우주에서 절대온도 아래보다 더 아래 온도는 없는 이유와 같음. 아시겠지만 질량이 있는 물체는 빛의 속도로 달릴 수 없죠. 과학자들에게도 판타지인 웜홀을 통과하려면 빛의 속도 위의 속도가 필요하구요.
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