공상 과학 소설과 영화는 과학이나 기술의 미래 동향을 예측하려는 진지한 시도라기보다는 역동적인 모험을 위한 발판 역할을 하지 않는 경우가 더 많은 광범위한 아이디어로 가득 차 있습니다. 승객을 죽이지 않고 몇 초 만에 환상적인 속도로 우주선을 가속하는 것과 같은 가장 일반적인 트릭 중 일부는 우리가 이해하는 물리 법칙에 따라 단순히 불가능합니다.
그러나 동일한 법칙이 웜홀에서 평행 우주에 이르기까지 겉보기에 놀라운 공상 과학 개념을 허용하는 것 같습니다. 적어도 이론상으로는 실제로 적용할 수 있는 몇 가지 공상과학 아이디어에 대한 요약입니다.
웜홀:
우주의 먼 부분 사이를 거의 즉시 여행할 수 있는 우주 최단 경로인 웜홀에 대한 아이디어는 환상처럼 들립니다. 그러나 아인슈타인-로젠 다리(Einstein-Rosen Bridge)라는 보다 공식적인 이름으로 이 아이디어는 SF 작가들이 사용하기 훨씬 이전부터 진지한 이론적 개념으로 존재했습니다.
그것은 중력을 거대한 물체에 의한 시공간의 왜곡으로 보는 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 비롯됩니다. 물리학자 네이선 로젠(Nathan Rosen)과 협력하여 아인슈타인은 1935년에 블랙홀과 같은 극도로 강한 중력의 지점이 서로 직접적으로 관련될 수 있다고 제안했습니다. 이것이 웜홀의 아이디어가 탄생한 방법입니다.
블랙홀 주변의 힘은 접근하는 모든 사람을 파괴할 것이므로 실제로 웜홀을 통해 여행한다는 아이디어는 천체 물리학자 Carl Sagan이 공상 과학 소설을 쓰기로 결정한 1980년대까지 심각하게 받아들여지지 않았습니다.
Carl Sagan은 동료 물리학자인 Kip Thorne에게 즉시 성간 거리를 여행할 수 있는 실행 가능한 방법을 고안해 달라고 요청했습니다. 킵 손(Kip Thorne)은 인간이 성간 여행을 하여 웜홀을 무사히 통과할 수 있도록 이론상으로는 가능하지만 실제로는 거의 불가능한 방법을 고안했습니다. 그 결과는 Sagan의 소설 Contact(1985)에 반영되었으며, 나중에 Jodie Foster가 주연한 영화로 각색되었습니다. 웜홀은 또한 영화 인터스텔라에서 다른 은하로 여행하는 방법으로 등장합니다.
웜홀이 영화에서 묘사되는 쉽고 편리한 이동 수단이 될 가능성은 매우 낮지만, 과학자들은 이제 Kip Thorne이 원래 제안한 것보다 웜홀을 만드는 더 실행 가능한 방법을 생각해 냈습니다. 우주에 이미 웜홀이 존재한다면 차세대 중력파 탐지기로 식별할 수 있을 가능성도 있다.
워프 드라이브:
대부분의 우주 모험 이야기의 중요한 전제 조건은 현재보다 훨씬 빠르게 A 지점에서 B 지점으로 이동할 수 있는 능력입니다. 웜홀 외에도 일반 우주선으로 이를 달성하는 데 몇 가지 걸림돌이 있습니다. 엄청난 양의 연료와 엄청난 가속 효과가 필요하며 우주에는 엄격하게 적용되는 속도 제한이 있다는 사실이 필요합니다.
이것은 빛이 이동하는 속도입니다. 정확히 1년에 1광년이며, 이것은 우주적 맥락에서 전혀 그렇게 빠르지 않습니다(외부 관찰자의 경우). 지구에서 두 번째로 큰 별인 프록시마 센타우리는 태양으로부터 4.2광년 떨어져 있으며, 은하의 중심은 27,000광년 떨어져 있습니다.
다행스럽게도 우주 속도 제한에는 허점이 있습니다. 그것은 우리가 우주를 여행할 수 있는 최대 속도만 결정합니다. 아인슈타인이 설명했듯이 공간 자체가 왜곡될 수 있으므로 제한 속도를 위반하는 방식으로 우주선 주변의 공간을 조작하는 것이 가능합니다. 우주선은 여전히 빛의 속도보다 느린 속도로 주변 공간을 통과하지만 공간 자체는 이 속도보다 빠르게 이동할 것입니다.
이것이 스타트렉 작가들이 1960년대에 "워프 드라이브"라는 개념을 생각해 냈을 때 염두에 두었던 것입니다. 그러나 그들에게 그것은 실제 물리학이 아니라 그럴듯하게 들리는 문구에 불과했습니다.
1994년이 되어서야 이론가 Miguel Alcubierre는 실제 워프 드라이브 효과를 생성하는 아인슈타인의 방정식에 대한 솔루션을 발견하여 우주선 앞의 공간을 좁히고 뒤에서 공간을 확장했습니다. Miguel Alcubierre의 솔루션은 Kip Thorne의 횡단 가능한 웜홀만큼 독창적이었으며 과학자들은 언젠가는 실용적이 될 것이라는 희망을 갖고 이를 개선하려고 노력하고 있습니다.
시간 여행:
타임머신의 개념은 캐릭터가 좋든 나쁘든 과거로 돌아가 이야기의 흐름을 바꿀 수 있게 해주는 훌륭한 SF 플롯 트릭 중 하나입니다. 그러나 이것은 필연적으로 논리적 역설을 불러일으킨다. 예를 들어 백 투 더 퓨처에서 미래의 마티가 같은 기계를 사용하여 그를 방문하지 않았다면 Doc은 타임머신을 만들었을까? 이러한 역설 때문에 많은 사람들이 현실 세계에서 시간 여행이 불가능하다고 생각하지만, 물리 법칙에 따르면 실제로는 가능합니다.
우주의 웜홀과 곡률과 마찬가지로 시간 여행을 할 수 있다는 물리학은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 비롯되었습니다. 그녀는 공간과 시간을 동일한 시공간 연속체의 일부로 보고, 이 둘은 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있습니다.
웜홀이나 워프 드라이브로 공간을 왜곡하는 것에 대해 이야기하는 것처럼 시간도 왜곡될 수 있습니다. 때로는 너무 왜곡되어 과학자들이 "닫힌 시간 곡선"이라고 부르는 자체적으로 접힐 수 있지만 정확하게 타임머신이라고 부를 수는 있습니다.
그러한 타임머신의 개념적 설계는 물리학자 Frank Tipler에 의해 1974년에 출판되었습니다. Tipler 실린더라고 하는 이 기계는 길이가 최소 97km에 달하는 크고 밀도가 매우 높아야 하며 전체 질량은 태양과 비슷해야 합니다.
실린더 기능을 타임머신처럼 만들려면 시간이 스스로 무너지는 지점까지 시공간을 왜곡할 만큼 충분히 빠르게 회전해야 합니다. 즉, "끌어서 놓기 효과"입니다.
순간 이동:
순간 이동의 전형적인 공상 과학 사례는 이름에서 알 수 있듯이 단순히 한 장소에서 다른 장소로 여행하는 편리한 방법으로 묘사된 스타 트렉(Star Trek) 트랜스포터입니다.
그러나 순간이동은 다른 운송 방식과 완전히 다릅니다. 여행자가 출발지에서 목적지까지 공간을 이동하는 대신 순간이동은 목적지에 정확한 사본을 생성하고 원본은 파괴됩니다. IBM에 따르면 이 관점에서(사람이 아닌 아원자 입자 수준에서) 순간이동이 실제로 가능합니다.
실제 프로세스를 양자 순간이동이라고 합니다. 이 프로세스는 광자와 같은 한 입자의 정확한 양자 상태를 수백 또는 수천 킬로미터 떨어진 다른 입자에 복사합니다.
양자 순간이동은 첫 번째 광자의 양자 상태를 파괴하므로 광자가 한 곳에서 다른 곳으로 마술처럼 옮겨진 것처럼 보입니다. 이 트릭은 아인슈타인이 "원거리에서 으스스한 동작"이라고 부른 것에 기반을 두고 있지만 더 공식적으로는 양자 얽힘으로 알려져 있습니다.
"텔레포트"될 광자가 한 쌍의 얽힌 광자 중 하나와 접촉하고 결과 상태의 측정이 다른 얽힌 광자가 있는 수신 측으로 전송되면 마지막 광자가 동일한 광자로 이동합니다. 텔레포트된 광자로 상태.
이것은 단일 광자에 대해서도 복잡한 과정이며 스타 트렉에 표시된 즉시 운송 시스템으로 확장할 수 없습니다. 그러나 양자 순간 이동은 변조 방지 통신 및 초고속 양자 컴퓨팅과 같은 실제 세계에서 중요한 응용 프로그램을 가지고 있습니다.
평행 우주:
우주는 우리가 가장 강력한 망원경으로 볼 수 있는 모든 것입니다. 빅뱅으로 팽창하는 수십억 개의 은하입니다. 하지만 그게 전부일까요?
이론은 그렇지 않을 수도 있다고 말합니다. 우주의 전체 다중우주가 있을 수 있습니다. "평행 우주"라는 아이디어는 또 다른 친숙한 공상 과학 주제이지만 화면에 묘사될 때 일반적으로 사소한 세부 사항에서 우리 자신의 우주와 다릅니다.
그러나 중력이나 핵력과 같은 평행 우주의 기본 물리학 매개 변수가 우리의 것과 다를 때 현실은 훨씬 더 이상할 수 있습니다. 이 유형의 완전히 다른 우주와 그 안에 사는 생물에 대한 고전적인 묘사는 Isaac Asimov의 소설 "The Gods Themselves" 또는 오히려 두 번째 부분입니다.
평행 우주에 대한 현대적 이해의 핵심은 "영구 인플레이션"의 개념입니다. 그것은 연속적이고 믿을 수 없을 정도로 빠른 팽창의 상태에서 끝없는 공간 구조를 묘사합니다. 때때로 이 공간의 국부적인 지점인 자급자족하는 빅뱅이 일반적인 팽창에서 벗어나 더 적당한 속도로 성장하기 시작하여 별과 은하와 같은 물질적 물체가 그 안에 형성되도록 합니다. 이 이론에 따르면, 우리 우주는 그러한 영역 중 하나이지만 셀 수 없이 많은 다른 우주가 있을 수 있습니다.
2021-10-12 05:21:24
작가: Vitalii Babkin