아인슈타인 중력파 검출 영화속 미래 기술들은 가능할까

오늘(2016년 2월 12일) 새벽 12시 30분경, 워싱턴 DC 내셔널프레스클럽에서 100년전 아인슈타인이 주장했던 '중력파(Gravitational Wave, 重力波)' 검출을 발표했다. 아인슈타인이 옳았다는 것이 이론이 아닌 실질적으로 처음 증명된 사례이자, 인류 과학문명이 한 단계 더 업그레이드 되는 역사적 순간이다.

아인슈타인은 상대성원리를 통해서 중력파, 웜홀, 시간왜곡(시공간의 뒤틀림), 타임머신의 원리를 주장했다. 그렇다면, 우리가 영화속에서 보던 미래 기술들(우주 공간에서의 워프, 타임머신 등)은 가능할까?

결론부터 말하자면 이론적으로는 가능하지만, 중력파 검출만으로 이것들이 가능하지는 않다. 이런 것들이 가능하려면 우선 '중력자(graviton)' 기술이 가능해야 한다. 중력파의 검출로 중력자의 존재가 확인됐으나, '중력파 ≠ 중력자' 다.

중력의 사전적 의미는 질량을 가진 물체가 서로 끌어당기는 힘, 질량을 가진 물체를 아래로 끌어내리는 힘을 말한다. 고전 물리학에서 최초의 중력 이론은 뉴턴의 만유인력법칙(1687년)이었고 이는 지구 위로 한정된다. 뉴턴에 따르면 질량을 가진 모든 물체는 서로 잡아당기는데, 그 힘의 방향은 두 질점(질량 중심)을 연결하는 직선 방향이다.

아인슈타인은 뉴턴의 고전 역학을 부정한다. 일반상대성이론(1916년)을 통해 "질량과 에너지로 인해 4차원의 시공간이 휘어져 나타나는 게 중력" 이라 새롭게 정의 한 후 중력 작용을 지구에서 우주의 시공간으로 확장 시킨다. 아인슈타인은 호수에 돌을 던지면 파장이 퍼지는 모습으로 중력파를 설명했다.

우주공간에서의 중력파는 공간 변화를 측정해서 검출된다. 레이저 간섭계를 이용하여 중력파가 지나 갈 때 생기는 공간의 길이 변화를 재는 것이다.

중력파의 가치는 어마어마 하다. 중성자별 또는 블랙홀이 충돌할 때 발생하는 중력파를 검출할 수 있다면 현재까지 몰랐던 천체의 구조, 질량, 거리 등을 알 수 있고 빅뱅이론(우주팽창)의 속도를 알아낼 수도 있다. 중력파는 중력자의 존재를 확인한 계기가 되기도 했다.

그렇다고 중력파가 중력자를 의미하지는 않는다. 그러나 만약 중력자를 밝혀낸다면 중력의 제어를 통해 중력의 영향을 받지 않고 날아다닐 수도 있다. 중력파의 검출로써 시공간의 뒤틀림이 입증됐으니, 이론적으로는 타임머신이 가능할 수도 있다. 초끈이론에서는 중력의 작용거리가 무한하다. 따라서 우주 공간에서의 워프도 가능하다. 문제는 중력파와 중력자가 다르다는 것이고, 당연한 얘기지만 설령 중력자가 발견된다 할 지라도 아직 인류에게는 중력자를 다룰 기술도 없다.

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