[스크랩] 인터스텔라 보신분들 필독.... 상대성이론을 넘어 영화 마지막에 이르는 초끈이론(BGM)

BGM과 함께 PC로 보는걸 권합니다. 

 

차원을 자유로이 넘나드는 끈(최소단위) 중력자의 모습

 

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 랜들ㅡ 

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 랜들ㅡ

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.

 

 

 

우주를 거시적으로 해석하기 위해 일반상대성 이론을 적용합니다. 우리는 휘어진 시공간을 통해서 중력을 느끼는 것이지요.

별들의 운동은 이 휘어진 시공간의 등고선을 따라간다는 것으로 설명할 수 있지요.

하지만, 별들의 운동에 관해 매우 정확하게 해석해 내는 일반상대론만 가지고는 모든것을 설명해 줄 수가 없습니다.  아인슈타인이 마지막 30년의 인생을 바쳤지만 실패

우주의 미시세계를 이해할 때는 전혀 다른 이론체계를 이용합니다. 바로 양자역학 이지요. 양자역학은 일반상대성 이론과는 확연히 다르게 우주의 모습을 만들어내지요.

양자역학의 확률적인 우주는 끊임없이 요동치고있는 무질서한 우주를 만들어냅니다. 양자역학의 불확정성은 위치와 시간이 확정되지 않다고 이야기 하고 있습니다.

이 미시세계와 거시세계를 하나로 통합하고, 양자역학과 상대성이론을 통합하는 깨지지 않는 이론을 찾는것이 물리학자의 목표가 되었습니다.

물리학자들은 이를 통해 자연에 존재하는 4가지 힘을 모두 통합할 수 있다고 생각하고 있습니다. 일반상대론은 중력에관한 이론이고, 양자역학은 나머지 세 힘(전자기력,강력,약력)을 다루는 이론이기 때문이지요

 

 

인터스텔라 중간이나 마지막에 중력자를 이용하여 소통하려하는 매튜의 설정은 초끈이론에 기반을 두고 있습니다

출처: 이종격투기 '5.16쿠데타' 님

출처 : 이종격투기

글쓴이 : 안철구 원글보기

메모 :