만일 사람이 빛보다 빠른 이동 방법을 알고 있다면 이 넓은 우주에서 탐험하고 싶은 곳을 마음대로 갈 수 있을 것이다. 지금의 과학 기술로서는 로켓을 한번 쏘아 올리는 것조차 쉬운 일 이 아니다.
그러나 과학자들은 여러 가지 개념을 도입하여 사람이 빛보다 빠른 이동 방법을 연구하고 있다. 영화에서 나오는 것처럼 미래의 언젠가는 빛의 속도 보다 빨리 이동하는 방법이 발견 되고, 이 넓은 우주를 탐험하는 시대가 반드시 올 것이라고 생각한다.
빛보다 빠른 이동 방법에 대한 여러가지 개념
아인슈타인의 상대성이론에 따르면 빛의 속도는 항상 일정하며 어떤 관찰자에 의해 측정이 되더라도 갔다고 한다. 즉, 이 세상의 모든 것은 빛의 속도보다 빨리 움직일 수 없으며 빛의 속도를 능가하는 것은 불가능한 일이다. 그런데 이 넓은 우주에서 빛의 속도로 이동한다고 가정을 해도 지구에서 가장 가까운 알파 센타우리 별까지 4광년이 넘기 때문에, 이동 하는 시가만 4년 이상이 걸린다고 하므로, 그밖에 다른 많은 별들과 행성으로 이동하는 것은 거의 불가능에 가까운 일이다. 그렇다면 인간의 우주 탐험은 불가능한 것인가? 그러나 과학자들에 의하면 다른 방법들이 있다고 주장한다.
화이트홀과 블랙홀을 이용하는 방법
화이트홀과 블랙홀을 이용하는 방법은 빠른 속도로 우주를 여행하는 개념이 아니라 우리가 살고 있는 시공간 자체를 변화시켜 보자는 것이다. 1915년 독일의 물리학자 슈바르츠 실트가 아인슈타인이 만든 잠방정식을 풀면서 블랙홀을 예견한 했는데, 매우 큰 중력으로 모든 것을 빨아들이는 블랙홀과 그 블랙홀로 빨아들인 모든 것을 다시 나오게 하는 것으로 추정되는 화이트홀 개념을 도입하여 그것을 통과한다면 빛보다 빨리 이동할 수 있다고 주장했다.
그러나 그 주장은 현재로서는 실현 불가능한 개념에 불과하다. 실제로 블랙홀은 존재하지만 플랙홀을 통과하기 위해서는 블랙홀로 들어가야 하는데, 블랙홀의 중력이 매우 크므로 블랙홀 근처로 다가간다면 모든 것이 산산조각이 날 것으로 추측되기 때문이다.
또한 블랙홀과 화이트홀이 같은 장소에 함께 존재한다고 증명할 수도 없다. 그러나 만일 그의 주장대로 블랙홀과 화이트 홀이 존재하고 그것을 통과하는 방법만 찾아낸다면, 빛보다 빠른 이동은 플 불가능하지 않을 것이다
인공 웜홀을 이용하는 방법
블랙홀과 중력에 관해 세계적인 권위를 가지고 있는 킵슨 교수는 인공적인 웜홀을 만들 수 있다는 놀라운 주장을 하였다. 양의 물질량을 가지는 물질과 몸이 질량을 가지는 물질을 이용하여 웜홀을 만들 수 있다고 주장한 것이다. 실제로 구글에서 양자 컴퓨터를 연구하는 과정에서 매우 음의 질량을 가지는 물질을 만들었지만 것은 실험실에서 만들어진 것이므로 실제 현실세계에서 만들어지는 것 과는 차원이 다르다.
현실세계에서 음의 질량을 가지는 물질을 대량으로 만들어 내는 것은 아직까지 불가능하고, 그것이 가능하더라도 실제로 만들어내기 위해서는 막대한 에너지가 필요하지만 필요한 에너지를 만들어내는 것조차 어려운 일이다.
CF) 음의 질량을 가진 물질 : 보통의 물질은 모두 양의 질량을 가지고 있지만 음의 질량을 가지는 물질은 양의 질량을 가지는 물질과 모든 성질이 반대이다.
워프 를 이용하는 방법
아인슈타인이 주장한 일반상대성이론에 의하면 우리가 살고 있는 시공간은 왜곡된다는 것이다. 이 시공간의 왜곡은 실제로 관찰되었으며 증명된 사실이다. 중력이 큰 물체가 존재하면 그 주변의 시공간이 왜곡되고 뒤쫓아 직진하지 못하고 쉬어지는 것을 관찰했다.
우주에는 수많은 별들이 존재하고 그 별들의 중력에 의해 시공간이 왜곡되어 있는 게 현실이다. 만일 쉬운 건을 인공적으로 왜곡할 수 있는 방법을 찾아낸다면 아주 먼 거리 까지 시공간을 왜곡시켜 짧은 시간 동안에 이동하는 것이 가능한 것이다. Sf 드라마 스타 트랙에서 우주선들은 이 워프를 이용하여 빛보다 빠른 속도로 이동 한다.
그 중에서 가장 현실성이 높다고 평가 받는 방식은 우주선의 앞쪽과 뒤쪽의 시공간을 왜곡시켜 이동하는 방법이다. 이 이동 방식을 알큐비에레 드라이브 (Alcubierre drive)라 한다.
알큐비에레 드라이브 (Alcubierre drive)
알큐비에레 드라이브의 개념
알큐비에레 드라이브 (Alcubierre drive)는 이동하는 우주선의 앞쪽은 적고 뒤쪽은 늘려서 초광속으로 이동하는 방법을 말한다. 아래의 그림에서 보는 바와 같이 우주선의 앞쪽을 접는다는 뜻은 우주선 앞쪽의 시공간을 왜곡시켜 합축함으로써 밀도를 크게 증가시키고, 그 결과로 강한 중력을 발생시켜 앞쪽으로 낙하하는 것과 같은 효과를 가지게 하는 것을 의미하고, 우주선의 뒤쪽을 늘린다는 것은 앞쪽과는 반대로 우주선의 뒤쪽 시공간을 왜곡시켜 팽창시킴으로써 밀도를 감소시켜 밀어내는 힘을 먼들어 우주선이 이동하는 방식이다.
이 방식은 현재까지 알려진 모든 물리법칙의 위배되지 않으면서 가장 현실적으로 비포대와 빨리 이동할 수 있는 수단으로 인정되는 방식이다. 이 방식은 우주선이 비속도 이상으로 움직이는 것이 아니라 우주 공간 자체가 이동하는 것이므로 모든 물체는 비속도보다 빠를 수 없다는 법칙에 위배되는 것이 아니다.
알큐비에레 드라이브의 문제점
개념에서 언급했듯이 얼큐비에레 드라이브 방식은 이론적으로는 의미가 있다. 그러나 우주선의 앞쪽에 시공간을 왜곡시키기 위해서는 매우 큰 에너지가 필요한데 지금의 기술로는 그런 에너지를 만들어낼 수 없는 것이다 또한 시공간을 왜곡하는 방법도 알려진 것이 없으며 단지 실험실에서 시공간 왜곡 현상이 측정되었지만 그 외국이 매우 미세했기 때문에 그것이 실제 시공간 왜곡현상인지 아니면 다른 원인이 된 것인지 판단할 수 없었다.
또한 워프로 이동하는 동안 축적된 엄청난 에너지가 우주선이 워프에서 벗어난 정상적인 속도로 돌아왔을 때, 축적된 에너지에 의해 폭발을 일으킬 수 있는 가능성이 있다는 것이다. 알큐비에레 드라이브 방식은 아직까지 이론적인 것에 불과해 실제로 실현하는 데까지는 많은 시간이 필요할 것이다.
초공간 도약 방법
우리는 SF 영화를 보면서 우유선이 갑자기 어떤 특별한 공관으로 들어가서 매우 먼 거리를 다른 시간에 이동하는 장면을 많이 본다. 이러한 공간을 초공간 또는 하이퍼스페이스 라고 불렀는데, 이 초공간은 일반적인 공간과는 다른 다차원 공간이며, 우리가 속한 공간과는 완전히 다른 물리 법칙이 적용되는 공간으로서, 우리가 관측할 수 있는 공간이 아니다.
이 공간은 시간을 단축하여 빛 보다 빠른 이동을 할 수 있는 특성을 가지고 있으며 우리가 속한 공간과는 분리되어 있 눈 공간이다. 우주선은 빛보다 빨리 이동하기 위하여 우리가 속한 공간에서 초공간으로 도약하고 초공간에서 이동하다가 다시 우리가 속한 공간으로 나온다. 그런데 문제점은 이러한 초공간이 실제로 존재하는지 알 수 없다는 사실이다.
이 초공간은 아직 인간이 머릿속에만 있을 뿐이며 SF 영화 속에서나 존재하는 가상적인 공간이므로, 현실적으로 초공간을 통하여 빛보다 빠른 이동을 하는 것은 불가능한 일이다. 그러나 지금 우리가 알 수 없다고 해서 미래시대에도 알 수 없다고 보장되는 것은 아니다. 미래의 어떤 시대에 초공간이 발견된다면 우리가 지금 상상하는 일 이 일어날 수도 있을 것이다.
양자화시켜 이동하는 방법
양자역학에 의하면 두 양자는 양자 얽힘이라는 현상에 의하여 하나의 양자상태가 결정되면 나머지 하나의 양자상태도 결정이 된다. 이 현상을 이용하면 아무리 멀리 떨어진 두 지점 사이라도 정보전달이 가능 하다고 한다. 또한 실험실에서는 멀리 떨어진 두 지점 사이에 양자이동이 현실적으로 가능함을 보여주기도 했다.
스타트렉 이라는 영화에서는 물 지를 양자화시켜 먼 거리를 순식간에 이동하는 장면들이 수없이 나온다. 만일 양자 전송이 실제로 현실세계에서 가능하다면 인간의 신체를 양자로 만든 후에 양자이동 기술로 목적지에 이동시킨 후 다시 원래 상태로 되돌린다면 먼 거리라도 순식간에 이동할 수 있을 것이다. 영화 스타게이트에서는 스타 게이트라는 포털을 이용하여 지구에서 먼 행성까지 거리를 순식간에 이동하는 장면을 볼 수 있다.
글을 마치며…
인간의 지적 호기심과 우주를 탐험하고자 하는 인간의 욕망이 과학기술을 발전시키고 현재로서는 불가능한 것들을 미래의 언젠가는 실현 가능한 일로 만들어 놓을 것이다. 인간의 과학기술이 어느 정도의 속도로 발전할 수 있는지는 알 수 없지만, 언젠가는 빛보다 빠른 속도로 이 넓은 우주를 탐험하며 우주에 대한 지식을 쌓으리라고 생각한다. 왜냐하면 인간의 잠재 능력은 무한 하기 때문이다.