우리는 SF 영화를 볼 때 많은 SF 영화 속의 과학 용어를 접하게 된다. 그것은 알고 어떤 것은 제대로 알지 못하여 답답할 경우가 있다. SF 영화에 나오는 용어들은 현실적으로 불가능하거나 이제 막 연구를 시작한 것들이 상당수 있다.
이 SF 영화 속의 과학 용어들을 정확히 이해하고 영화를 보는 것과 잘 모르면서 영화를 보는 것은 영화를 이해하는 데 차이를 나게 할 수 있다. 이 글을 시작으로 몇 번에 나누어 SF 영화 속의 과학 용어를 정리하고자 한다.
이들 용어는 현실에서는 불가능한 경우가 많기 때문에 과학적으로 논할 것은 없고 영화 속에 등장하는 개념 설명을 주로 할 것이다. SF 과학 용어를 이해하는 데 도움이 되기를 바란다.
|SF 영화 속의 과학 용어 10 가지
반물질(antimatter)
SF 영화 속의 과학 용어로 나오는 단골로 나오는 반물질(antimatter)은 일반 물질과 반대의 전기적 속성을 가진 입자로 구성된 물질이다. 예를 들어, 일반 물질의 전자는 음의 전하를 가지고 있는 반면, 반물질의 전자인 양전자는 양의 전하를 가진다.
반물질은 우리 주변에서 자연적으로 발생하지 않으며, 대형 입자 가속기와 같은 고에너지 물리 실험에서만 소량 생성되고 관찰된다.
반물질과 물질이 만나면 양자는 서로 소멸하며, 이 과정에서 물질의 질량은 에너지로 완전히 변환된다. 이 현상은 아인슈타인의 유명한 방정식 E=mc^2에 의해 설명된다.
이 이론적으로 방대한 에너지 방출은 SF 과학 소설에서 우주선의 동력원이나 무기로 자주 등장하는 소재입니다.
암흑 에너지(Dark Energy)
암흑 에너지(Dark Energy)는 우주의 가속 팽창을 설명하는 데 사용되는 미지의 형태의 에너지이다. 1990년대 후반에 우주의 팽창 속도가 시간이 지남에 따라 느려지는 것이 아니라 가속되고 있다는 관측 결과가 발표되었다.
이는 물리학자들에게 큰 놀라움을 주었고, 우주의 동력학을 이해하는 데 있어 새로운 변수인 암흑 에너지의 개념을 도입하게 만들었다.
암흑 에너지는 우주의 총 에너지 밀도의 약 68%를 차지하는 것으로 추정되며, 그 성질은 아직까지도 미스터리이다.
이론적으로는 우주의 팽창을 가속화시키는 반발력을 가지고 있는 것으로 여겨지지만, 그 정체나 기원에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 암흑 에너지의 존재는 우주의 기하학적 구조와 미래에 대한 이해에 중대한 영향을 미친다.
암흑 물질(Dark Matter)
암흑 물질(Dark Matter)은 우주의 총 질량-에너지의 약 27%를 차지하는 것으로 추정되지만, 직접적으로 관측되거나 감지되지 않는 물질로 음의 질장을 가진다.
위의 사진은 암흑물질과 암흑에너지는 음(-)의 질량을 가진 암흑유체에 통합되어 있다는 새로운 ‘음의 질량 암흑유체(negative mass dark fluid)’ 이론을 보여주는 이미지이다.
이는 빛을 방출하거나 반사하지 않기 때문에, 우리의 전통적인 망원경으로는 볼 수 없다. 암흑 물질의 존재는 간접적으로, 즉 우주의 대규모 구조와 은하들의 회전 속도, 그리고 은하단 내에서의 중력 효과를 통해 추론된다.
암흑 물질은 우주의 구조 형성에 중요한 역할을 한다. 은하와 은하단이 형성되는 데 필요한 중력적 ‘접착제’ 역할을 하며, 우주의 대규모 구조가 형성되는 데 기여한다. 암흑 물질의 정확한 성질은 아직까지도 물리학의 가장 큰 미스터리 중 하나로 남아 있다.
중력 특이점(Gravitational Singularity)
천체 물리학에서 중력 특이점은 중력장이 좌표계에 의존하지 않고 무한대가 되는 공간의 한 점이다. 이러한 특이점은 블랙홀의 핵심에 있으며, 일반 상대성이론에 따르면 시공간 곡률이 무한대가 된다.
이 지점에서는 우리가 아는 많은 물리 법칙들이 작동하지 않는다. 질량은 무한히 작은 공간으로 압축되어 밀도와 중력이 무한대가 될 것으로 여겨진다. 현재의 물리학 이해가 이 지점에서 무너지기 때문에 많은 추측과 연구의 대상이 되고 있다.
바이오닉스 (Bionics)
바이오닉스(Bionics)는 생물학(biology)과 전자공학(electronics)의 합성어로, 생물학적 방법과 시스템을 연구하여 인공 기기나 시스템을 설계하는 기술을 말한다.
이 분야는 자연의 설계를 모방하여 인간의 생활을 향상시키는 데 초점을 맞추고 있다. 바이오닉스는 다음과 같은 여러 하위 분야를 포함한다.
의료 바이오닉스: 인공 장기, 보철물, 인공 팔다리 등을 개발하여 인간의 신체 기능을 복원하거나 향상시키는 기술이다. 예를 들어, 심장 박동기, 인공 췌장, 인공 귀 등이 이에 해당한다.
군사 바이오닉스: 군사적 목적으로 사용되는 바이오닉 기술로, 병사들의 능력을 향상시키거나 특수 임무 수행을 위한 장비를 개발하는 데 사용된다. 예를 들어, 강화된 근력을 제공하는 외골격이나 향상된 감각 능력을 제공하는 센서 시스템 등이 있다.
산업 바이오닉스: 제조 공정이나 로봇 공학에서 자연의 원리를 모방하여 효율성을 높이는 기술이다. 예를 들어, 상어의 피부를 모방한 수영복이나 나뭇잎의 구조를 모방한 태양 전지판 등이 이에 속한다.
생태 바이오닉스: 생태계의 원리를 이해하고 이를 바탕으로 지속 가능한 생활 환경을 조성하는 기술입니다. 예를 들어, 건축물의 냉난방 시스템에 자연 환기 원리를 적용하는 것 등이 있습니다.
바이오닉스는 인간의 생활을 향상시키는 데 매우 중요한 역할을 하며, 특히 장애를 가진 사람들이나 신체적 제한을 가진 사람들에게 더 나은 삶의 질을 제공하는 데 기여하고 있다. 과학 소설에서는 이러한 바이오닉 기술이 더욱 발전하여 인간의 능력을 극적으로 향상시키는 모습을 종종 그리고 있으며, 때로는 윤리적, 철학적 질문을 던지기도 한다.
다이슨 구(Dyson Sphere)
다이슨 구(Dyson Sphere)는 별 주변을 둘러싸는 거대한 구조물로, 별로부터 방출되는 에너지를 거의 완벽하게 포획하기 위해 과학자 프리먼 다이슨(Freeman Dyson)이 1960년에 제안한 개념이다.
이 이론적 구조는 고도의 외계 문명이 자신들의 별로부터 나오는 모든 에너지를 이용할 수 있도록 설계되었다고 가정한다. 다이슨 구는 과학 소설에서 자주 등장하는 아이디어로, 매우 발전된 기술을 가진 문명이 사용할 수 있는 궁극의 에너지 수집 시스템으로 묘사된다.
다이슨 구의 기본 아이디어는 별 주변에 거대한 인공 구조물을 건설하여, 그 별이 방출하는 모든 빛과 열을 포획하고 이를 전력으로 변환하는 것이다. 이렇게 하면 문명은 별의 전체 에너지 출력을 이용할 수 있게 되어, 거의 무한에 가까운 에너지 자원을 확보할 수 있다.
다이슨 구에는 여러 가지 형태가 있을 수 있다.
다이슨 스웜(Dyson Swarm): 개별적인 위성이나 태양 전지판들이 별 주변의 궤도에 배치되어 에너지를 수집하는 방식입니다. 이 구조는 실제로 건설 가능성이 높은 형태로 여겨진다.
다이슨 쉘(Dyson Shell): 별을 완전히 둘러싸는 단일한 구조물로, 이론적으로는 별의 전체 에너지를 포획할 수 있지만, 건설과 유지에 있어서 엄청난 기술적 도전이 따른다.
다이슨 버블(Dyson Bubble): 태양 전지판이나 에너지 수집 장치를 궤도에 띄워 놓고, 별의 복사압을 이용해 그 위치를 유지하는 방식이다.
다이슨 구는 현재의 인류 기술로는 건설이 불가능한 매우 진보된 개념이다. 그러나 이 개념은 우주 문명의 발전 단계를 분류하는 척도인 케르지건(Kardashev) 척도에서 유형 II 문명의 특징으로 사용된다. 유형 II 문명은 자신이 속한 별계의 전체 에너지를 이용할 수 있는 문명으로 정의된다.
다이슨 구는 과학 소설뿐만 아니라 과학적 탐구의 대상이기도 하다. 천문학자들은 이론적으로 이러한 구조물의 존재를 감지할 수 있는 방법을 모색하고 있으며, 이는 외계 문명의 존재를 찾는 데 도움이 될 수 있다.
테라포밍(Terraforming)
테라포밍(Terraforming)은 지구 외의 행성이나 위성을 인간이 거주 가능한 환경으로 변화시키는 과정을 말합니다. 이 용어는 ‘지구화’를 의미하는 ‘테라(Terra)’와 ‘형성하다’를 의미하는 ‘포밍(Forming)’의 합성어이다.
주로 SF 영화 속의 과학 용어에서 자주 사용되는 개념이지만 최근에는 화성과 같은 행성에 대한 실제 테라포밍 가능성에 대한 과학적 연구도 진행되고 있다.
테라포밍은 다음과 같은 여러 단계를 포함할 수 있다.
대기 조성 변경: 대상 행성의 대기를 인간이 호흡할 수 있는 산소와 질소로 이루어진 대기로 변환된다. 이를 위해 대기 중의 이산화탄소를 감소시키고, 산소를 증가시키는 방법이 연구된다.
온도 조절: 대상 행성의 온도를 지구와 유사한 범위로 조절하여 액체 상태의 물이 존재할 수 있도록 한다. 이를 위해 온실 가스를 방출하거나 태양 에너지를 반사하는 거울을 사용하는 방법 등이 고려된다.
수자원 생성: 물은 생명체에게 필수적인 자원이므로, 대상 행성에 물을 생성하거나 기존의 물을 이용할 수 있는 환경을 만든다.다.
토양 조성: 식물을 재배할 수 있는 토양을 만들기 위해 미생물을 도입하거나, 토양을 비옥하게 만드는 다양한 방법이 연구된다.
생태계 구축: 단순한 미생물부터 시작하여 점차적으로 식물, 동물 등 다양한 생명체를 도입하여 생태계를 구축한다.
테라포밍은 막대한 에너지와 자원, 시간이 필요한 복잡한 과정이다. 현재의 기술로는 실현 가능성이 낮으며, 많은 과학적, 윤리적, 환경적 문제를 내포하고 있습니다.
예를 들어, 대상 행성에 이미 생명체가 존재할 가능성, 생태계 교란, 장기적인 환경 변화 등의 문제가 있을 수 있다.
과학 소설에서는 테라포밍을 통해 인류가 새로운 행성에 살아가는 모습을 자주 그리고 있으며, 이는 인류의 미래 우주 탐사와 정착에 대한 상상력을 자극하는 주제이다.
정지장(Stasis Field)
정지장(Stasis Field)은 SF 영화 속의 과학 용어에서 자주 등장하는 개념으로, 특정 공간이나 개체를 시간의 흐름으로부터 분리시키는 가상의 에너지 필드나 기술을 말한다.
이 필드 안에서는 시간이 정지되거나 극도로 느려져서, 내부에 있는 사람이나 물체는 외부 세계와 달리 노화나 부패의 과정을 겪지 않게 된다.
정지장은 다양한 목적으로 사용될 수 있는데, 여기에는 장기간의 우주 여행, 의학적 치료 대기, 또는 극단적인 환경에서의 생존 등이 포함된다.
정지장의 과학적 기반은 현실 세계의 물리 법칙과는 거리가 멀지만, 몇몇 이론 물리학의 개념들이 이와 유사한 현상을 설명하기 위해 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 양자역학의 초전도체나 양자 얽힘, 일반 상대성 이론의 시간 지연 효과 등이 이와 관련이 있을 수 있다.
실제 과학에서는 이러한 정지장을 생성하는 것이 현재로서는 불가능하다. 그러나 과학 소설에서는 이러한 개념을 활용하여 인간이 직면할 수 있는 다양한 도전과 문제를 해결하는 데 사용합니다.
예를 들어, 과학 소설에서는 정지장을 사용하여 인물들이 수백 년 동안 우주를 여행하면서도 노화하지 않게 하거나, 중대한 부상을 입은 인물을 치료할 수 있는 기술이 개발될 때까지 안전하게 보존하는 등의 상황을 묘사한다.
정지장은 또한 윤리적, 철학적 질문을 제기하는데, 예를 들어 시간을 멈출 수 있는 능력이 있다면 그것을 어떻게 사용해야 하는지, 누가 그러한 기술을 통제해야 하는지 등의 문제를 탐구한다.
아공간(Subspace)
아공간(Subspace)은 주로 과학 소설에서 사용되는 개념으로, 우리가 인식하는 일반적인 3차원 공간을 넘어서는 추가적인 차원이나 공간을 의미한다.
이 개념은 특히 ‘스타 트렉’과 같은 우주를 배경으로 하는 작품에서 우주선이 빛의 속도보다 빠르게 여행할 수 있게 해주는 매개체로 자주 등장한다.
SF 영화 속의 과학 용어에서 자주 나오는 아공간은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
차원의 확장: 아공간은 우리가 살고 있는 우주와는 별개의 차원을 가지고 있다고 가정한다. 이 차원은 우리 우주의 물리 법칙과 다를 수 있으며, 때로는 시간과 공간이 왜곡되거나 다른 방식으로 작동할 수 있다.
통신의 매개체: ‘스타 트렉’에서 아공간은 즉각적인 통신을 가능하게 하는 매개체로 사용된다. 빛의 속도로는 수년이 걸릴 수 있는 거리를 순식간에 통신할 수 있게 해주는 기술이다.
빠른 여행: 아공간은 빛의 속도를 초과하는 우주 여행을 가능하게 하는 매개체로도 사용된다. 이를 통해 우주선은 아공간을 통해 짧은 시간 안에 광대한 거리를 이동할 수 있다.
에너지 전송: 일부 과학 소설에서는 아공간을 통해 에너지를 전송하거나 저장하는 방법으로 사용하기도 한다.
현실의 물리학에서는 아공간과 유사한 개념으로 ‘초끈 이론’이나 ‘M-이론’에서 제안하는 추가적인 차원이 있다. 이 이론들은 우리 우주가 실제로는 더 많은 차원을 가지고 있으며, 우리가 인식하지 못하는 차원들이 존재할 수 있다고 설명한다.
그러나 이러한 추가 차원은 현재로서는 관측할 수 없으며, 이론적인 수준에 머물고 있다.
아공간은 과학 소설에서 창의적인 이야기를 구성하는 데 유용한 도구로 사용되며, 우주 탐사와 인간의 능력을 확장하는 무한한 가능성을 탐구하는 데 사용된다.
견인 광선(Tractor Beam)
견인 광선(Tractor Beam)은 SF 영화 속의 과학 용어에서 자주 등장하는 개념으로, 물체를 끌어당기거나 위치를 고정시키는 데 사용되는 가상의 지향성 에너지 빔이다. 이 기술은 주로 우주선이 다른 우주선, 우주 잔해, 소행성, 심지어는 생명체를 원격으로 조작할 때 사용된다.
견인 광선의 특징은 다음과 같습니다:
비접촉 조작: 견인 광선은 물리적인 연결 없이 물체를 조작할 수 있게 해준다. 이는 물체를 끌어당기거나 밀어내는 데 사용될 수 있다.
정밀한 제어: 견인 광선은 물체를 매우 정밀하게 제어할 수 있다. 이를 통해 우주선은 안전하게 도킹하거나 물체를 특정 위치로 이동시킬 수 있다.
다양한 응용: 견인 광선은 우주선 사이의 도킹, 우주 쓰레기 제거, 구조 작업, 심지어는 전투 상황에서 적의 우주선을 무력화시키는 데까지 다양하게 응용된다.
현실 세계에서는 견인 광선과 유사한 기술이 연구되고 있으며, 이는 광압(빛의 압력)을 이용하는 것이다. 레이저나 다른 빛의 형태를 사용하여 작은 입자를 조작하는 실험이 진행되고 있다.
견인 광선은 과학 소설에서 창의적인 상황을 연출하는 데 유용한 도구로, 우주에서의 상호작용을 더욱 흥미롭고 다이나믹하게 만든다. 그러나 현재의 기술로는 이러한 기술을 실현하는 것이 불가능하며, 주로 상상력의 산물로 남아 있다.
|글을 마치며
SF 영화는 사람들의 상상력을 자극하고 미래에나 있을 법한 과학기술을 그림으로써 과학자들의 상상력에 날개를 달아 주는 역할을 하기도 한다. 많은 과학자들이 어린 시절부터 sf 영화를 보면서 과학자가 될 꿈을 꿨다고 한다.
영화에 나오는 많은 과학 용어들이 삼 상으로만 존재하는 것이 아니라 실제로 많은 것들이 연구되고 있다. 당장은 아니더라도 시간이 지난 미래 사회에서는 영화에 나오는 그와 같은 용어들을 실현할 수 있을 것이라고 생각한다. 그때까지 사는 것이 가능할지는 모르겠지만…