워프(Hyperspace warp)

웜홀 (Schwarzschild wormhole)이란? http://blog.daum.net/han0114/17047717

 

워프(Hyperspace warp)

 

 

전은하계에 인류가 거주하는 것이 가능한가?

우리는 공상과학소설이나 영화를 통하여 주인공이 우주를 누비며 악당을 쳐부수는 것에 익숙해져 있다. 그들이 살고 있는 세계는 은하 곳곳에 인간의 이주가 이루어져 있다. 그런 꿈같은 이야기가 현실적으로 가능할지 소박한 질문을 던져본 적이 있을 것이다. 여기에 개인적인 생각을 적어본다.

시공도약을 통한 이주

공상과학 연속극 "스타트렉"에서 23세기 사람들은 워프(warp) 항법을 이용하여 은하계 내에서 항성간 이동을 한다. 옛날 옛적의 이야기지만 "스타워즈"의 은하계에서는 하이퍼스페이스(hyperspace)를 통해 우주여행을 한다. 우리도 300년 후에는 워프항법이나 하이퍼스페이스를 통하여 이동할 수 있을까?

일단 워프를 하기 위해서는 시공간을 엄청나게 구부러뜨려야 한다. 여기에 필요한 에너지는 너무나도 엄청나기 때문에 상당한 시간 내에는 실용화되기 어렵다. 스타워즈나 스타트렉에서 사용하는 컴퓨터를 보면, 그들의 과학기술이 현재의 우리보다 2 ∼ 3세기 정도 앞선 정도에 불과하다. 이처럼 짧은 기간안에 인류가 시시공간을 자유로이 조작할 수는 없다. 기술발전이 지수적으로 이루어진다고 하더라도 수천년 이상의 시간이 필요할 것이다.

하이퍼스페이스란 "스타워즈"의 은하계에만 존재하는 시공간인 것 같다. 우리의 과학자도 같은 표현을 쓰고 있지만 그곳은 수학적 방정식에서 나오는 6차원의 시공간이다. 현재 우리가 살고 있는 시공간은 4차원이지만, 마음대로 이동할 수 있는 시공간은 3차원이다. 따라서 4차원의 시공간 이동이 자유롭다는 것이 무엇을 의미하는 지 우리는 전혀 이해하지 못하고 있다.

벌레구멍을 통한 이주

공상과학 연속극 "스타트렉: 딥 스페이스 나인"을 보면 벌레구멍을 통해 우주여행을 한다. 자연적으로 존재하는 벌레구멍을 통해 우리가 살고 있는 알파 사분면에서 미지의 감마 사분면으로 여행을 한다. 감마 사분면의 외계인들이 벌레구멍을 통해 알파 사분면으로 쳐들어 전쟁을 치르다가 연속극이 끝났다.

《코스모스(Cosmos)》로 유명한 칼 세이건(Carl Sagan)이 1985년 소설 《콘택트(Contact)》를 끝마칠 무렵, 인간이 여행할 수 있을 정도의 벌레구멍을 만드는 것이 가능한가라는 질문을 던졌다. 깁 쏜(Kip Thorne)이 이에 답하기 위해 경제적 비용은 무시하고 물리적으로 가능한 방정식을 얻었다. 인간은 이 벌레구멍을 통하여 지구와 비슷한 1g 정도의 중력을 느낀다. 그런데 벌레구멍의 중심에 지금까지 발견되지 않는 전혀 새로운(exotic) 물질이 있어야 했다. 쏜의 주장에 따르면 이 새로운 물질은 우리가 알고 있는 물리법칙을 위반하지 않기 때문에 조만간 발견될 수 있는 물질이라고 한다.

여러 세대에 걸친 장거리 식민

아서 클라크의 《라마(Rama)》를 보면, 대규모 원통형 우주선에 수 천 명의 주민들이 타고 외계문명을 만나러 가는 이야기가 나온다. 오랜 여행을 위해 우주선에는 생활에 필요한 모든 것이 갖춰져 있다. 원통이 회전하면서 인공중력을 만들기 때문에 중력이 있는 곳에서 진화한 생물들이 무기력해 지지 않도록 배려하고 있다. 그 우주선은 외계문명이 만든 것이라서 불과 몇 십년만에 다른 태양계로 여행을 할 수 있다. 이런 방식이라면 식민이 가능할 수도 있다고 본다. 그런데 이 방법에는 크게 두 가지 요소에 좌우된다. 첫째는 물리적 한계이고, 둘째는 의지적 한계다.

물리적 한계란, 다른 태양계에 갈 수 있을 정도로 빠른 우주선을 만드는 것이 가능한가의 문제다. 태양계를 최초로 벗어난 보이저2호의 경우 초속 30Km로 비행하고 있다. 지구에서 날아오를 때는 겨우 초속 11km 남짓이었지만, 세 차례의 플라이바이1)를 통해 그 정도까지 가속했다. 얼핏들어 아주 빠른 속도인 것처럼 들리지만, 빛의 속도의 1/10,000이다. 우리에게 가장 가까운 태양계가 4광년 떨어져 있으니까 그곳까지 가는데 40,000년이 걸린다는 소리다. 40,000년은 우리가 문명을 세운 역사의 네 배에 해당하는 시간이다. 인간이 그런 장구한 여행에 도전할 것 같지는 않다. 기간을 1/100로 줄이면 가능할 것 같기도 하다. 초속 3,000km를 비행하는 우주선을 만드는 것이 가능할까? 과거의 추세를 계속 유지한다면 수 천 년 이내에 가능할 것 같다.

심리적 한계란, 그런 장거리 여행에 지원할 사람들을 모집할 수 있을가하는 문제다. 우주로의 여행은 지구에서의 모든 인연을 끊고 전혀 낯선 세계로 가는 도전이다. 수 천 명의 사람이 이런 극한적인 도전을 받아들일 가능성이 있을까? 또 그 사람들은 우주선에 관한 기본적인 지식을 이해할 수 있을 정도로 교육받은 사람이어야 한다. 지구의 생활환경이 너무나 열악해 모든 것을 공급해주는 우주선이 더 낫다고 생각하는 사람들이 득시글한 상황이라면 불가능하지도 않을 것이다.

인류가 그때까지 살아남을 수 있을까?

앞으로 천 백년 이내에 인류가 멸말할 위험이 상당히 높다고 볼 수 있다. 자세한 내용은 별도의 글 "인류가 우주여행이 가능할 때까지 살아남을 수 있을까?"

외계문명과의 만남

우리 스스로의 능력이 아닌 방법이 또 하나 있다. 그것은 아주 발달한 외계문명이 우리를 찾아와 우주여행 기술을 전해 주는 것이다. 영화 "스타트렉8 : 첫 만남"에서 이와 비슷한 상황을 보여준다. 영화에서 외계인들은 기술을 전해주지 않지만, 다른 지성체가 있다는 인식을 심어 준다. 이로 인해 인류는 비로소 하나로 뭉칠 수 있게 되고, 언젠가는 우주 여행이 가능하다는 것을 믿고 그 길로 매진한다.

과거의 경험을 살펴보면 이 가능성은 아주 비관적이다. 인간이 지금의 침팬지와 갈라져 나온 것이 600만년 전이다. 100만년 전의 인류 화석을 보면 그들이 인간이라고 불리기에 손색이 없슴을 보여준다. 직립으로 인해 이미 두 손이 자유로왔고, 언어를 구사할 수 있을 정도의 성대를 갖고 있었다. 고기를 먹게 되면서 사냥을 위해 머리를 사용할 기회가 많았다. 그들이 갖고 있는 지능은 우리와 거의 맞먹을 정도였을 것이다.

그 이후로 인류는 모든 것을 새롭게 발명하면서 발전해 왔다. 만일 백 만년 동안 한 번이라도 우리에게 관심을 갖는 외계인과의 만났더라면 우리의 역사는 달라졌을 것이다. 현실에서는 그런 적이 없었다. 우주여행을 하는 외계인으로부터 기술을 전수받으면 우주여행은 언제라도 가능하다. 이 문제는 열린 가능성으로 그대로 남겨 두어야겠다.

마무리

시공간도약이나 벌레구멍을 통한 여행은 빠르고 멋있게 보일지는 모르지만, 그것이 가능할 정도의 기술이 어느 정도인지 상상조차 할 수 없다. 따라서 이에 관해서는 많은 과학자들이 회의적으로 생각하고 있다.

당 면한 위험을 뚫고 인류가 수 천년 동안 생존할 수 있다면 수 세대에 걸친 장거리 여행을 통해 이주가 가능하리라고 개인적으로 믿는다. 이 방법은 긴박감 있는 멋진 여행처럼 보이지는 않지만 현실적으로 가능한 유일한 방법인 것으로 생각된다.

우리 은하계 곳곳에 인간이 거주하는 것이 꿈만은 아니다. 그러나 그때까지 인류가 생존해 있어야 한다.

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1) 플라이바이(flyby) : 중력을 이용하여 우주선을 가속하는 것. 우주선이 한 행성의 중력권안으로 들어가더라도 탈출속도보다 빠르면 끌려 들어가지 않는다. 이때 중력은 물체에 가속도를 주기를 때문에 우주선의 속도가 증가한다. 그 대신 우주선은 본래의 궤도와는 다른 궤도로 비행하게 된다. 아폴로11가 달에 도착하기 훨씬 이전부터 중력가속에 관한 가능성이 검토되었다. 최초로 태양계 밖 탐사에 도전하는 보이저1호는 금성에서 1번 과 화성에서 2번의 중력가속을 통하여 초속 30km의 속도를 얻었다.

출처 : 지식 in-워프 작성자 FUNIVERSET

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초공간 워프(Hyperspace warp)는 뉴어가 지구인에게 가르쳐 준 기술. 우주를 파괴의 세상으로 만든 기술이다. 지구인이 뉴어를 만나기 전에 이미 연구한 4,5차원에 대한 연구가 기본이 된다. 초공간의 좌표 w,x,y,z축을 제어하여 일시적으로 초공간으로 들어가 이동한 뒤 다시 3차원으로 돌아오는 기술이다.

하지만 이 기술을 함대에 적용시키기에는 큰 문제가 있었는데 초공간 워프엔진을 돌리는 데에는 너무나도 많은 에너지가 필요하다는 것이다. 따라서 이 난제를 해결하기 위해 거대한 동력로의 장착, 초공간 워프엔진의 소형화 등 수많은 시도가 있었으나 이 문제를 해결한 것은 어느 과학자의 간단한 제안이었다. 초공간 워프엔진을 가동시켜 이동하는데 드는 에너지의 양에는 간단한 공식이 있다. 이동거리가 2배 늘어나면 한 번에 그 거리를 이동하기 위해서는 그 거리의 제곱만큼이나 에너지가 드는 비효율적인 공식이다. 따라서 먼 거리를 한 번에 이동하는 대신 짧은 거리를 이동하고 또다시 이동하는 방식이 제안되었다. 어쩔 수 없이 이 방법이 채택되었기에 수많은 함대가 아무 피해 없이 초공간을 타고 와서 적행성으로 나와 그대로 행성을 박살내는 일은 없이 중간 중간 나타나 엔진을 재조정하는 동안 함대전이 벌어지게 되었다. 물론 초공간 워프 엔진 외에도 다른 핵추진 엔진 등이 장착되어 초공간 워프 엔진을 쓰지 않아도 이동할 수는 있다.

하지만 초공간 워프는 인간이 이해하는 3차원에서 이동 없이 다른 차원을 타고 다시 3차원으로 떨어지기 때문에 다른 입자와의 겹침 현상이 생길 수 있다. 이때 겹침 현상이 생기면 반발력을 가지는 원자핵과 전자의 힘으로 양자가 파괴된다. 따라서 우주공간을 워프 할 경우 워프 예상지점을 진공으로 만들어야 하나 기술적한계로 인해 함대들은 워프할때마다 우주공간을 떠도는 수많은 먼지들에게 조금 조금씩 파괴되어 간다. 따라서 모든 함선들은 약간의 자원을 싣고 자동수리기구를 가동하여 우주공간을 이동한다.

또한 300년 내전이 끝난 뒤 제국은 겹침 현상을 이용한 하이퍼스페이스 디스트로이어

(Hyperspace destroyer)를 개발한다. [기술초공간워프-페닉스]

초 광속 항법

초광속 항법은 SF 등에 볼 수 있는 가공의 항법이며, 우주선이 광속을 넘는 속도로 항행하기 위한 기술.

상대성 이론에 의하면, 물체의 상대론적 질량은 속도가 높아짐에 따라 증가한다. 이 때문에 단순하게 가속을 계속해도 광속에 이르는 일도 광속을 넘는 일도 할 수 없다. 우주를 종횡 무진에 이리저리 다니는 것 같은 SF(특히 스페이스 오페라)에서는 이것으로는 형편이 나쁘기 때문에 여러 가지 가공 이론에 의거하는 초광속 항법이 생각되고 있다. 하드 SF에 대해서는, 최첨단의 물리학의 가설을 이용해, 상대론의 범위 내에서 블랙홀을 이용해 초광속을 사용하지 않고 공간 이동하는 방법이나, 초공간에서의 이동을 이용한다.

초광속 항법의 정의

초광속 항법이라고 하면 빛보다 빠른 스피드라고 간단하게 생각할지도 모르지만, 실은 그렇게 단순하지 않다. 최광속 이라고 하는 현상은 물 등의 매질 중에서 감속한 광속보다 빠른 스피드로 소립자가 진행한 것에서 일어나는 빛의 충격파이고, 우주에 지름길을 만드는 타입의 초광속 항법에서는 빛보다 늦은 진행 스피드로 빛보다 빠르게 목적지에 도착하는 것이 빈번하고 있기 때문이다. 또 속도를 재는 시계의 진보도 상대성 이론에서는 장소에 의해 달라 거의 광속으로 비행하고 있는 우주 선내나 블랙홀의 사상의 지평면 부근에서는 지구상의 우리가 볼 때 시간은 대부분 멈추어 있다. 즉 이러한 시간이 늦은 시계에 있는 관측자가 체감하는 이동하는 관측자로부터 보아 광속은 항상 광속인 것에도 불구하고, 초광속 항법과 완전히 같은 결과가 되는 일이 있다.

즉 여기서 말하는 초광속 항법이란 지구 위와 같은 약한 중력場中 아무것도 없는 우주 공간을 광속보다 충분히 늦은 스피드로 운동하고 있는 관측자가 가지는 시계로 측정하여, 출발점과 목적지의 사이의 거리를 진공중의 광속도로 나누는 것보다도 짧은 시간에 목적지에 도착할 수 있는 항법 전반에 관한 것이 된다. 초광속 항법을 초광속이라고 정의 붙이는 중요한 팩터는 많은 경우 지구의 시계인 것이다.[위키백과]

 

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