관련메타
BIBLIOGRAPHY
다카미즈 유이치. 2022. 물리학자처럼 영화 보기. https://www.yes24.com/product/goods/111121986.
도미시마 유스케. 2024. 세상을 바꾼 수식 - 사물의 본질 #수식독해력 #사락. Translated by 강태욱. https://sarak.yes24.com/reading-note/book/133141227.
다카미즈 유이치. 2025. 우주를 사랑한 수식. Translated by 최지영. https://m.yes24.com/goods/detail/145360979.
히스토리
- 무엇이 필요한가 - 수식 형식 입력, 수식 형식을 다룰 줄 알아야 한다.
관련노트
@도미시마유스케 세상을 바꾼 수식 - 사물의 본질 #수식독해력
(도미시마 유스케 2024) https://sarak.yes24.com/reading-note/junghanacs/Y469lkS1T12pvWrc
“창조성과 비즈니스 기회는 수식 독해력에서 나온다” AI, 금융 투자, 행동경제학, 우주 개발, 자율주행, 기후 위기 등 인류의 미래를 수식으로 이해한다 수학 공식에는 세상을 바꾸는 힘이 있다. 모든 현대의 발전과 새로운 발견 뒤에는 어김없이 수식이 존재한다. 하루가 다르게 새로운 아이디어가 나오는 시대에 그 배경에 있는 수식의 존재를 이해하고자 하면 변화를 빠르게 내다볼 뿐만 아니라 자신의 창조성을 깨우고 새로운 비즈니스 기회를 찾을 수 있다. 수학의 힘을 활용해 세계의 중심에서 종횡무진 활동하는 저자는 퀀트로 근무할 때 만난 미국 금융 대기업의 간부들이 수학 실력이 부족한데도 자신이 만든 투자 전략을 수식을 통해 이해하려고 노력하는 자세에서 큰 감명을 받았고, 그때의 감동이 이 책을 집필하는 동기가 됐다. 그는 이 책에서 9가지 사례를 통해 간단한 수식이 어떤 방식으로 창조성을 일으키고 세상을 바꾸는지를 설명한다. 인공지능, 금융 투자, 행동경제학, 우주 개발, 자율주행, 기후 위기 등 지금 당장 세상에 변화를 불러일으키고 있는 분야의 기초를 형성하는 다양한 수식에 관한 이야기를 소개한다. 중요한 점은 분야마다 사용하는 수식이 전부 다르지만, 각 수식이 창의적인 아이디어를 만들어내고 세상을 바꾸는 과정은 항상 동일하다는 것이다. 저자는 이를 ‘수식의 창조 사이클’이라고 부른다. 무서운 속도로 변화가 몰아칠 미래의 생존경쟁에서 살아남고 싶다면 수학은 잘 몰라도, 수식은 풀지 못해도, ‘수식 독해력’은 반드시 갖춰야 한다. 수식은 세상 모든 현상의 본질을 꿰뚫어 볼 수 있는 돋보기이자 창의성의 원천이기 때문이다.
@다카미즈유이치 우주를 사랑한 수식
(다카미즈 유이치 2025)
다카미즈 유이치 최지영 지웅배 2025
이해하기 전에, 먼저 감탄하게 될 것이다!양자역학과 블랙홀의 탄생까지, 현대 물리학을 이끄는 위대한 수식들!E=mc2과 같은 수식을 마주하면 이해하지는 못해도, 혹시 가슴이 두근거리는가. 그 이유는 단 몇 개의 기호 속에 우주와 자연의 작동 원리와 비밀이 숨어…
책소개
이해하기 전에, 먼저 감탄하게 될 것이다! 양자역학과 블랙홀의 탄생까지, 현대 물리학을 이끄는 위대한 수식들!
E=mc2과 같은 수식을 마주하면 이해하지는 못해도, 혹시 가슴이 두근거리는가. 그 이유는 단 몇 개의 기호 속에 우주와 자연의 작동 원리와 비밀이 숨어 있다는 것을 본능적으로 느끼기 때문이다. 단 하나의 공식으로 우주 전체를 지배하는 아인슈타인 방정식, 천재과학자 아인슈타인을 한방에 눕힌 프리드만 방정식, 영화 [인터스텔라]와 같은 멋진 장면을 가능하게 만든 측지선 방정식, 양자론의 시대에 필수적인 슈뢰딩거 방정식, 소설 『박사가 사랑한 수식』에도 나오는 세상에서 가장 아름다운 수식 오일러의 등식, 신에게 기도해서 수식을 깨닫는 라마누잔의 무한급수 등. 오늘의 인류를 만들고, 현대 물리학을 이끌고 있는 위대한 수식들을 만나보자.
『우주를 사랑한 수식』은 영국 케임브리지대학교 이론우주론 센터에서 스티븐 호킹의 마지막 제자로 활동한 저자가 들려주는 흥미로운 24개의 강의로 이루어진 책이다. 인간이 만들었지만 신의 언어로 불리는 수식의 세계. 이 책의 감수를 맡은 과학 커뮤니케이터 지웅배의 말처럼 “수식 없이 물리학을 설명한다는 것은, 근본적으로 모순이다. 음악을 음표 하나 없이 말로만 이해한다고 상상해보라”. 그간 여느 과학 교양서들이 애써 피해온 수식의 세계로 우리를 정면으로 초대하는 책. 수학과 물리학의 세계를 동경하는 이들, 우주의 신비에 가슴 뛰는 이들이라면 반드시 손에 쥐게 될 책이다.
수식은 특별한 세계를 여는 일
1부 우주의 수식
- 우주 전체를 지배한다 : 아인슈타인 방정식
- 팽창 우주와 암흑 물질의 세계 : 프리드만 방정식
- 블랙홀을 예언하다 : 슈바르츠실트의 해
- 빅뱅 그 이전에 대한 예언 : 중력파의 파동 방정식
- 방정식계의 고전 : 뉴턴 운동 방정식
- 미래의 행성 이주에 쓰일 수식 : 푸아송 방정식
- 당신도 나도 서로 끌리고 있다 : 만유인력 법칙
- 인터스텔라를 만들어낸 수식 : 측지선 방정식
2부 소립자의 수식
- 마이크로 세계의 집합체 : 표준 모형 수식
- 두 장소에 동시에 존재할 수 있다 : 불확정성의 원리
- 모든 물질은 입자이자 파동이다 : 드 브로이 방정식
- 고양이처럼 매력적인 수식 : 슈뢰딩거 방정식
- 반도체를 만들어낸 : 디랙 방정식
- 한번 더 : 표준 모형 수식
- 인류가 향해야 할 극한의 세계 : 플랑크 길이
3부 빛의 수식
- 원자폭탄의 힘을 만들어내다 : 상대론적 에너지의 식
- 만든 사람과 증명한 사람이 다르다 : 로런츠 변환식
- 테넷의 세계로 초대합니다 : 민코프스키의 시공 세계
- 전기는 사실 빛이다 : 로런츠 힘의 공식
- 전자기의 세계를 평정하다 : 맥스웰 방정식
- 소수의 신비로움 : 미세 구조 상수의 공식
4부 현대 물리학과 수학의 4대 법칙
- 시간은 되돌릴 수 있는가 : 엔트로피 증가 법칙
- 데이터 분석의 왕, 편차치부터 주가 예상까지 : 가우스 분포 공식
- 박사가 사랑한 수식 : 오일러의 등식
- 계속 더해도 마이너스가 된다 : 무한급수 공식
책 속으로
수식에는 우주와의 연결, 과학 연구의 의미만이 아니라 문자로서의 아름다움도 포함되어 있지요. 이런 수식의 매력을 일반인들에게도 전하고 싶었습니다. 사실 수학은 우리의 일상 혹은 우주에 대한 설명입니다. 문제를 푸는 일이 아니라 새로운 세계에 눈을 뜨는 일입니다. 외국어를 몰라도 여행을 가고 싶듯이, 그렇게 생각하면 수식을 더 적극적으로 받아들일 수 있습니다. --- 「한국어판 저자 인터뷰」 중에서
수식 없이 물리학을 설명한다는 것은 근본적으로 모순이다. 이는 마치 그림 한 장 없이 미술사를 설명하는 것과 다르지 않다. 클래식 음악을 음표 하나 없이, 오직 말로만 소개한다고 상상해보라. 렘브란트의 섬세한 명암법, 피카소의 입체주의, 고흐의 몽환적인 붓질을 캔버스 없이 설명한다고 생각해보라. 개념적 틀을 전달하는 수준에서는 어느 정도 가능할지도 모른다. 하지만 그 본질에 다다르는 데는 분명 한계가 있다. 감동은 설명에서 오는 것이 아니다. 표현 그 자체에서 온다. --- 「감수자의 말」 중에서
보통 지구상의 역학을 뉴턴 역학이 담당한다면, 밀도가 높거나 중력이 강한 천체 혹은 은하 정도의 규모를 뛰어넘는 우주 전체는 아인슈타인 역학이 다룹니다. 두 이론은 각각 다른 영역을 담당하며, 동시에 어딘가에서는 일치하기도 합니다. 이 중에서 먼저 우주를 지배하는 방정식으로 가장 유명한 아인슈타인 방정식을 소개합니다. 다른 이름으로 ‘일반상대성 이론’이라 불리며 아인슈타인 중력 이론의 근간을 이루는 수식입니다. --- 「우주 전체를 지배한다 : 아인슈타인 방정식」 중에서
우주를 머그컵에 비유하면서 우주라는 구조는 머그컵 안에 담긴 내부의 물질에 따라 달라진다고 했는데, 우주의 구조가 달라진다는 것은 우주가 운동한다는 것입니다. 프리드만 방정식은 ‘우주의 운동 = 내부의 물질 에너지’를 나타내는 방정식입니다. --- 「팽창 우주와 암흑 물질의 세계 : 프리드만 방정식」 중에서
우리는 흔히 수식을 현상을 설명하는 방식으로 여깁니다. 그러나 사실 수식은 상상력의 언어입니다. 아직 모르는 것을 예측하고 가설을 세우고 이를 증명해보는 것입니다. 보지도 못한 것, 존재하는지 알 수 없는 것을 증명해내는 일에 가깝습니다. 그런 수식들 중에 슈바르츠실트의 해는 블랙홀을 ‘상상한’ 수식으로 유명합니다. --- 「블랙홀을 예언하다 : 슈바르츠실트의 해」 중에서
만약 미래에 인류가 새로운 행성에 이주하게 되면 각 지점에서의 중력을 측정할 때 푸아송 방정식이 중요한 역할을 할 것입니다. 지구와 다른 중력 환경을 조사하기 위해 쓰이겠지요. 이 푸아송 방정식에서 우변이 0이 되는 경우를 ‘라플라스 방정식’이라 합니다. 피에르 라플라스는 수학과 물리학에서 위대한 업적을 남긴 인물로 푸아송과 같은 프랑스인입니다. --- 「미래의 행성 이주에 쓰일 수식 : 푸아송 방정식」 중에서
영화 〈인터스텔라〉를 본 사람이라면, 영화 속 거대한 블랙홀 ‘가르강튀아’를 떠올려보십시오. 그 모습은 상상이 아니라 실제 물리 법칙을 바탕으로 계산된 장면입니다. 이 작업을 담당한 사람이 바로 노벨상을 수상한 물리학자 킵 손입니다. 그는 단순히 그럴듯한 그림을 만든 것이 아니라, 빛이 블랙홀 주변에서 어떻게 휘어지는지를 측지선 방정식을 이용해 실제로 계산했습니다. --- 「인터스텔라를 만들어낸 수식 : 측지선 방정식」 중에서
양자론은 여러 명의 과학자들이 세웠는데, 만약 창시자를 한 명만 들라고 하면 하이젠베르크일 겁니다. 양자론 탄생의 아버지라고 할 수 있죠. 그는 불확정성 원리의 수식을 발견했을 때의 흥분을 다음과 같이 말했습니다. “새벽 3시였다. 양자역학이 탄생한 수식을 푼 나는 떨리는 마음을 진정할 수 없었다. 다시 잠들 수도 없어 나는 밖에 나가 산 위로 떠오르는 아침 해를 바라보았다.” 그날 그가 본 것은 어제와 똑같은 새벽빛이 아니라 인류가 처음 본 새로운 세계의 새벽빛이었을 겁니다. --- 「두 장소에 동시에 존재할 수 있다 : 불확정성의 원리」 중에서
이 방정식에 의하면 물체가 다음 시각에 어디에 있을지 확정할 방법이 없습니다. 어디까지나 ‘몇 퍼센트의 확률로 여기에 있을 가능성이 있다’라고밖에 예측할 수 없습니다. 확률론적으로 미래가 정해지는 방정식입니다. 우리의 일상 세계의 차원에서 생각하면 이 확률론적 미래가 이해가 될 것 같기도 합니다. 변할 여지가 있는, 그러나 결정할 수 있는 의지가 개입하니까요. --- 「고양이처럼 매력적인 수식 : 슈뢰딩거 방정식」 중에서
보통 신약이나 백신을 개발하려면 어마어마한 자금과 세월이 필요합니다. 이때 가장 우선시되는 것이 화합물의 어느 부분을 어떻게 변경할지, 가능한 한 최소한의 시행 횟수로 결정해야 한다는 것입니다. 대개 신약을 만들 때는 기존 약의 일부를 변형해 사용하는 경우가 많습니다. 그럴 때 슈뢰딩거 방정식을 풀어서 새로운 부분의 결합성 등 다양한 구조를 미리 계산할 수 있습니다. --- 「고양이처럼 매력적인 수식 : 슈뢰딩거 방정식」 중에서
아인슈타인의 머릿속에만 존재했던 세계가 실은 우주의 본질이었음이 나중에 밝혀집니다. 우주는 빛이 지배하는 세계라서 빛의 본질을 알지 못하면 우주를 결코 이해할 수 없습니다. 오늘날의 과학자들은 아인슈타인을 통해 엉뚱한 발상이야말로 세상을 이해하는 가장 빠른 지름길이라는 교훈을 얻게 되었습니다. 그가 발표한 상대성 이론에 의해 빛의 시각으로 살펴본 세계의 본질이 속속 선명하게 드러나기 시작했죠. --- 「만든 사람과 증명한 사람이 다르다 : 로런츠 변환식」 중에서
그런데 플레밍의 법칙에서는 왜 세 손가락을 사용할까요? 그건 우리가 사는 공간이 3차원이라는 사실에 기반하고 있기 때문입니다. 즉, ‘독립한 세 방향이 존재한다’는 것이 플레밍의 법칙에서 아주 중요한 토대입니다. --- 「전기는 사실 빛이다 : 로런츠 힘의 공식」 중에서
이 법칙이 왜 중요할까요. 엔트로피 법칙은 시간이 나아가는 방향이 한 방향임을 결정하는 유일한 물리 법칙이기 때문입니다. 시간은 반드시 미래의 방향으로 나아가고 과거로 돌아가지 않습니다. 너무나 당연한 이 현상에 정확히 들어맞는 방정식은 정말로 이것뿐입니다. 엔트로피 증가의 법칙이 가진 매력은 ‘시간은 되돌릴 수 있는가’라는 오래전부터 존재한 인류의 근원적인 질문에 대답할 수 있는 유일한 식이라는 점입니다. --- 「시간은 되돌릴 수 있는가 : 엔트로피 증가 법칙」 중에서
라마누잔이 가우스나 오일러처럼 장수했다면 어땠을까 하고 상상해보게 됩니다. 현대 물리학과 수학이 아직 손에 넣지 못한 ‘최강 무기가 되는 수식’을 분명히 굉장히 많이 만들었을 테지요. 그는 지구상에서 유일하게 ‘신의 언어’를 직접 해석한 사람이었습니다. 만약 외계인이 지구의 천재 중 단 한 명만 데려간다면 아인슈타인이 아니라 분명 라마누잔을 고르지 않았을까 생각합니다. --- 「계속 더해도 마이너스가 된다 : 무한급수 공식」 중에서 펼쳐보기 출판사 리뷰 수식까지 품은 교양서 드디어 수학과 물리학 덕후들을 위한 진짜 입덕서가 나타났다!
수식을 회피하지 않으면서도 대중적으로 풀어낸 과학 대중서가 마침내 등장했다! 과학 커뮤니케이터 지웅배의 말처럼 “수식 없이 물리학을 설명한다는 것은, 근본적으로 모순이다. 클래식 음악을 음표 하나 없이 말로만 소개하는 것”에 가깝다. 그동안 수식을 어렵다고 얼버무린 과학책이 많았다면 『우주를 사랑한 수식』은 그 모든 ‘눈치 보기’를 거부한다. 드디어 독자를 수식의 세계에 정면으로 데려가는 매력적인 과학책인 것이다. 저자는 영국 케임브리지대학 이론우주론 센터에서 스티븐 호킹의 마지막 제자로 활동한 물리학자로 일본 현지에서 여러 영화와 드라마 과학 자문을 맡을 만큼 대중과 과학의 경계를 넘나들고 있다. 현재 그는 인공지능을 활용한 의학물리학 연구를 이끌고 있다. 한국어판에는 저자 특별 인터뷰도 실려 있는데, 그가 왜 24개의 수식에 감탄했고, 어떤 마음으로 이 책을 썼는지에 대한 흥미로운 내용이 담겨있다.
수식은 인간의 생각이 가장 멀리까지 닿았을 때 남긴 흔적! 양자역학과 블랙홀의 탄생까지, 현대 물리학을 이끄는 위대한 수식들!
『우주를 사랑한 수식』은 현대 물리학의 DNA와도 같은 24개의 수식을 담고 있다. 이 24개의 수식은 다시 네 가지로 분류되어, 1부에서는 광활한 우주에 관한 수식을, 2부에서는 원자처럼 미세한 세계를 지배하는 수식을, 3부에서는 빛의 세계와 관련된 수식을, 마지막 4부에서는 물리학이 아닌 수학 분야의 대표 수식 네 가지를 다룬다. 또한 이 책은 인류의 위대한 과학자들이 수학에 대해 남긴 찬사와 명언들도 함께 다루어, 인간의 사고를 가장 멀리까지 진일보시키려 했던 그들의 열정을 생생하게 느낄 수 있도록 한다. 하나의 수학적 발견이 이루어지기 전과 후의 인류는 완전히 다르다. 아인슈타인은 일반상대성 이론을 통해 우주의 시공간을 통째로 설명할 수 있는 수식을 만들어냈다. 오늘날 전 세계의 GPS가 오차 범위 안에서 정확히 작동하는 것도 바로 이 수식 덕분이다. 이제는 영화 속의 소재로도 등장하는 양자론의 세계는 슈뢰딩거의 방정식을 통해서 공식화되었고 오늘날 인류는 양자컴퓨터의 세계에 도전하기에 이르렀다. 이런 위대함 때문에 수식을 인간이 만들었지만, 신의 언어라 부르는 것이다. 이제 인간의 사고가 만들어낸 가장 아름다운 언어의 세계로 들어가보자.
@다카미즈유이치 물리학자처럼 영화 보기
(다카미즈 유이치 2022)
다카미즈 유이치 2022
상상을 현실로 만드는 SF 영화 속 미래 과학 이야기 멸망 위기의 인류를 구해내거나 사랑하는 사람을 되살리기 위해 과거나 미래로 오가는 시간여행은 SF 영화의 단골 주제이다. 〈테넷 Tenet〈에서는 타임워프를 사용하지 않고 실제로 시간의 경과를 체감하…
책소개
상상을 현실로 만드는 SF 영화 속 미래 과학 이야기
멸망 위기의 인류를 구해내거나 사랑하는 사람을 되살리기 위해 과거나 미래로 오가는 시간여행은 SF 영화의 단골 주제이다. 〈테넷 Tenet〈에서는 타임워프를 사용하지 않고 실제로 시간의 경과를 체감하면서 과거로 돌아가 미래의 자신과 싸우는 진기한 장면도 등장한다. 이러한 시간여행은 시공상의 다른 세계를 연결하는 웜홀wormhole 환경에서는 이론상 가능할 수도 있지만, 물리학적으로 말하자면 과거로의 이동은 인과율이라는 규칙에 의해 현실적으로는 불가능하다. 상대성이론을 바탕으로 한 세계에서 시간은 과거에서 미래라는 한쪽 방향으로만 성립하기 때문이다.
영화 〈스타워즈 Star Wars〉에는 2개의 태양이 뜨는 타투인 행성이 등장한다. 현재 천문학계에서는 태양이 여러 개 있는 천체가 다수 존재한다고 알려져 있지만 이 영화가 제작될 당시까지만 해도 밝혀지지 않았던 사실이다. 인간의 상상력이란 정말로 무한하여 영화에 묘사된 과학 세계가 시간이 흘러 현실에서 실제로 일어나기도 한다. 영화에 등장했던 말도 안 되는 과학적 발상이 미래의 과학을 이끄는 것이다. 《물리학자처럼 영화 보기 物理?者、SF映?にハマる》에서는 스티븐 호킹의 제자이자 우주 물리학자인 저자가 〈백 투 더 퓨처 Back To The Future〉, 〈인터스텔라 Interstellar〉, 〈마션 Martian〉, 〈그래비티 Gravity〉 등 시간과 우주를 주제로 한 12편의 SF 영화 속에 숨어 있는 흥미진진한 미래 과학 이야기를 들려준다.
1부 - 시간에 대하여
1장: 시간여행의 가능성과 한계 - 〈백 투 더 퓨처〉 시리즈
- 영화로 보는 미래 | 시간여행에도 종류가 있다 | 시간여행은 이론적으로는 가능하다 | 웜홀을 통과하려면 | 엔트로피 증가 법칙 | 미래인의 존재가 의미하는 것 | 시간여행에 필요한 에너지| 맨몸으로 날아갈까, 뭔가를 타고 날아갈까? | 가고 싶은 과거로 갈 수 있는 가능성 | 과거를 바꾸는 일은 가능할까? | 부모 살해 패러독스 |과거가 바뀐 것을 인지하려면 | 시간여행을 지켜본 사람들은 어떻게 될까? | 여러 번 과 거로 돌아가면 나는 여럿이 될까? | 하늘을 나는 자동차가 실현되려면
2장: 과거로 돌아간 수사관에게 자유의지가 있을까? - 〈데자뷰〉
- 가장 리얼한 시간여행 | 과거를 보는 기술 | 소화불량에 걸린 결말 | 시간여행은 인체에 아무런 영향을 미치지 않을까? | 미래가 바뀌는 타이밍 | 시간여행자의 자유의지 | 더그의 행동은 제한된다 | 영화 제목에는 이유가 있다 | 더그는 몇 번째 시간여행 자였을까?
3장: ‘역행’이라는 새로운 시간여행 - 〈테넷〉
- 시간을 역행한다 | 파트너 이름의 유래 | 일반적인 시간여행 | 시간을 역행한다는 것은 | 역재생을 인식할 수 있을까? | 아무리 생각해도 마음에 걸리는 설정
4장: 살인 기계는 5차원 세계를 여행해서 왔을까? - 〈터미네이터〉 시리즈
- 기계와 인간, 어느 쪽을 보내기 쉬울까? | 워프한 곳의 연대를 알 수 있는 현실적인 방법| 시간여행의 비결
5장 : 한없이 시간이 멈춘 세계를 느끼고 싶다면? - 〈히어로즈〉
- 모든 것이 ‘멈추는’ 세계는 가능할까? | 의사적인 시간 정지는 가능하다 해도 | 물리학자로서 거슬리는 대목 | 호킹 박사의 시간여행자 실험
2부 - 우주에 대하여
6장: 우주로 내동댕이쳐졌을 때 최후의 이동 수단 - 〈그래비티〉
- 우주에서는 어떻게 지낼까? | 국제우주정거장은 무중력? | 지표의 0.00000001% | 살고 싶다면 가진 것을 버려라 | 우주에서 핸드 스피너를 돌리면?
7장: ‘가정용 전자오락기’로 달 착륙을 시도하다 - 〈퍼스트 맨〉
- 우주비행사가 된다는 것 | 가정용 전자오락기로 우주에 가다 | 연료 탱크를 떼어내는 이유 | 랑데부 방식의 장점 | 최대의 난관, 도킹 | 제미니 계획에서 아폴로 계획으로 | 달에서 본 밤하늘과 태양
8장: 화성에서 식물을 재배하는 또 다른 이유 - 〈마션〉
- 다른 행성의 달력 | 정지 화면만으로 원활한 대화를 나눈다 | 화성에서 산소를 확보하다 | 이동이냐, 난방이냐? | 인공중력을 만들어내려면? | 홀로 남겨진 남자 구출 작전 | 화성의 저녁놀 | 태양계 행성을 무대로 한 다른 작품
9장: 논문으로도 제시된 블랙홀의 생생한 모습 - 〈인터스텔라〉
- 은하와 은하의 거리 | 웜홀을 통과할 수 있을까? | 7년 가까운 시간 차이가 생기는 이유 | 지구와의 통신 | 다시 그 남자가 남겨졌다 | 블랙홀 내부로의 우주여행 | 〈인터스텔라〉에서 바라본 고차원 세계
10장: 성간비행의 필수 앱 - 〈스타워즈〉 시리즈
- 우주를 끌어들인 가족 | 은하계를 지배한다는 것은 | 성간비행을 과학적으로 생각해 본다 | 동면 기술의 필요성 | 양자 텔레포테이션 | 성간비행의 필수 앱
11장 : 우주인과 교류한다면 마스크를 잊지 말자 - 〈컨택트〉
- 마스크는 필수다 | 장비 없이 우주인과 교류하려면? | 텔레파시에 필요한 것 | 비선형 언어? | 우주인의 타당한 목적
12장 : ‘우주인의 시력’과 ‘항성’의 밀접한 관계 - 〈브이(V)〉
- 정교한 침략 계획 | 상상할 수 있는 겉모습 | 우주인을 통해 보이는 세계 | 진보된 과학기술과 지구 침략의 향방 | 생명의 가능성 | 초자연현상과 과학
책 속으로
‘시간여행’으로 다시 돌아가 보자. 과거로 돌아가는 경우 인과율이 하나의 커다란 장벽이다. 이것은 빛의 속도가 세상에서 가장 빠르다는 것을 바탕으로 한다. 최고 속도가 있다는 것은 어떤 정보를 과거에서 미래로 전달할 수 있는 한계 영역이 있다는 의미다. 빛이 운반하는 정보는 광원추라는 빛의 속도가 그려내는 영역 안에서만 전달된다. 어떤 현상도 어떤 힘이 전달됨으로써 일어난 결과이다. 광속도가 가장 빠른 속도이므로, 원인과 결과의 시간차 역시 광원추 내에서만 존재한다는 것이다. 이에 따라 원인에서 결과가 비롯되는 인과관계가 성립된다. 상대성이론은 기본적으로 광속도가 가장 빠른 속도라는 원리를 토대로 한다. 따라서 상대성이론을 바탕으로 한 세계에서 시간은 인과율에 따라 과거에서 미래라는 한쪽으로만 성립한다. ---「1장 - 시간여행의 가능성과 한계」중에서
엔트로피가 증가하는, 즉 통상적으로 시간이 흐르는 세계에서 시간이 역행하는 것을 관측하려면 엔트로피가 감소하는 세계에 사는 사람이 이쪽으로 와서 봐야 한다. 예를 들어 뒤로 가는 차들이 잔뜩 있는 세계에 당신이 섞여들었다고 해보자. 차가 역방향으로 달리고 있으면 당신은 놀라겠지만, 그 세계에서는 모두가 뒤로 달리는 차를 당연하게 인식하고 있다. 당신이 아무리 이것은 시간이 거꾸로 흐르고 있는 세계라고 주장해도, 당신이 원래 있던 세계의 시간의 흐름과 사물의 변화가 자연스럽다는 것을 모르는 그 세계 사람들은 시간이 역행하는지, 부자연스러운 움직임인지 알아차릴 수 없는 것이다. ---「3장 - ‘역행’이라는 새로운 시간여행」중에서
자신이 광속에 가까운 속도로 이동하면 주변 물체는 전부 천천히 움직이는 것처럼 보인다. 이때의 시간 경과도 사실은 상대적인 차이라는 것이 상대론의 귀결이다. 주위 사람들이 보기에는 광속으로 이동하는 인물의 시간이 천천히 흐르고 있는 것이다. 다만, 광속으로 이동하는 사람을 관측할 수는 없고, 시간이 천천히 흐르고 있는 것을 관측하기 위해서는 정확하게 비교할 수 있는 각각의 시계를 준비해야 한다. 심지어 이런 시계를 촘촘히 배치하여 공간적으로 동일한 지점에서 비교해야 하므로, 문장으로 간단히 표현하듯이 인간의 눈에 ‘보인다’는 의미와 크게 다르다. ---「4장 - 한없이 시간이 멈춘 세계를 느끼고 싶다면?」중에서
달은 대기가 없으므로 태양의 크기는 지구에서 보는 것보다 작을 것이다. 왜냐하면 지구에는 대기가 있으므로 빛이 산란하여 결과적으로 태양이 커 보이기 때문이다. 지구에서 보는 태양은 원래 색과도 다르다. 우주 공간에서 태양을 보면 중심은 새하얗고 강렬한 빛이며, 그 주위는 푸르스름한 빛을 띠고 있다. 달 표면에서 보이는 태양은 이것에 가깝다고 할 수 있다. 우리 눈에 태양이 노란색으로 보이는 것은 태양의 원래 색에서 푸른 하늘의 파란색이 산란에 의해 누락되었기 때문이다. 달에서는 태양의 진짜 모습을 볼 수 있지만, 강렬한 X선이 고스란히 도달하므로 절대 추천하지 않는다. 지구에서는 우리를 지켜주는 따뜻한 존재라는 이미지이지만, 달 표면에서 태양은 인정사정없이 공격해대는 악마 같은 존재다. ---「7장 ‘가정용 전자오락기’로 달착륙을 시도하다」중에서
우주를 무대로 한 SF 작품에서는 〈스타워즈〉를 필두로 우주 공간에서 전투할 때 큰 소리로 싸우거나 폭발하기도 한다. 하지만 실제 우주 공간은 진공이므로 소리가 전혀 전달되지 않는다. 물론 화려한 액션에 소리가 없다면 아무래도 허무하게 보이므로 영화에서 그 정도는 양해할 만하다. 반대로 소리 없이 우주 공간의 공포를 느끼게 해주는 〈인터스텔라〉의 폭발 연출도 그럴듯하다. 우주 전쟁물도 멋진 무음 연출을 고려할 만하다. 소리도 없고 고요한데 갑자기 빠른 속도로 날아오는 폭발의 파편이 우주선의 창을 관통하는 것과 같이 소리에 의존하지 않는 박진감 넘치는 장면을 연출할 수 있을 것이다. ---「9장 논문으로도 제시된 블랙홀의 생생한 모습」중에서
먼저 우리 태양계가 은하의 어디에 위치하는지 알고 있는가? 우리 은하의 반지름 크기가 5만 광년이다. 그 반지름의 거의 한가운데쯤에 우리 태양계가 있다. 은하 중심에는 거대한 블랙홀이 있으며, 그 주변을 둘러싸듯이 팽대부膨大部(은하 원반의 중심부에 나이 많은 별들이 많이 분포되어 볼록하게 부풀어 오른 부분- 옮긴이)라는, 별이 빽빽하게 모인 부분이 있다. 이것들을 중심으로 은하의 별들은 세탁기처럼 빙글빙글 회전하고 있다. 한 바퀴 도는 데 약 2억 5천만 년 정도 걸린다고 한다. ---「10장 - 성간비행의 필수 앱」중에서
출판사 리뷰
영화로 보는 미래의 과학 다양한 관점으로 시간을 바라보다
상대성이론에서는 광속에 가깝게 이동하면 시간은 천천히 흐른다. 통상적으로 시간의 흐름은 엔트로피가 증가하는 방향이지만 영화 〈테넷〉은 이러한 주장을 무시하는 ‘시간 역행’을 도입한다. 엔트로피를 감소시키면 시간이 거꾸로 흐른다는 가정에서다.
스티븐 호킹은 《시간의 역사 The Illustrated a brief history of time》에서 과거와 미래를 구별하는 3가지 화살이 존재한다고 주장했다 “무질서와 증가하는 시간의 방향인 열역학적 시간의 화살, 미래가 아닌 과거를 기억하는 방향인 심리적 시간의 화살, 그리고 우주가 수축이 아니라 팽창을 하는 방향인 우주론적 시간의 화살”이 그것이다.
〈히어로즈 Heroes〉에는 시공간을 조종하는 능력을 지닌 히로라는 인물이 등장한다. 그는 워프 같은 공간 이동도 가능하고, 시간을 거슬러 올라가는 시간여행도 가능하다. 심지어 목적지를 상상하는 것만으로 그러한 능력이 발휘된다. 하지만 절대적으로 정지해 있는 상태는 이 세상에 존재하지 않기 때문에 ‘시간을 멈추는 것’은 물리적으로는 불가능하다. 자기 이외의 모든 현상을 멈추는 것이 성립한다면 빛조차 도달하지 못한다. 완전히 캄캄한 암흑 속에 서 있는 상태, 즉 아무것도 할 수 없는 상황이 되기 때문이다.
《물리학자처럼 영화 보기》에서는 우주론, 상대성이론, 양자역학의 관점에서 시간과 우주에 얽힌 비밀을 탐구하면서 영화 속에 구현된 상상의 세계가 정말로 실현 가능한지 생각해 보고 새로운 관점으로 SF 작품을 바라볼 수 있도록 해준다.
인류의 과거와 미래, 우주 불가능을 상상하고 예측하다
시간여행 외에도 인간의 한계를 극명하게 느낄 수 있는 영화 배경은 우주 공간일 것이다. 우리 은하에만 2천억 개의 별이 존재하는 상황에서 지구와 비슷한 환경의 항성과 외계인의 존재가 궁금해지는 것은 사뭇 당연하다. SF 영화 속에서 그려지는 우주는 이러한 궁금증과 함께 인간의 무한한 상상력과 최첨단 과학기술이 합쳐져서 새롭게 만들어진다. 실제 거리상 한계와 현재의 과학기술로는 실행 불가능한 성간여행은 〈스타워즈〉 시리즈를 비롯한 다양한 SF 작품 속에서 자주 다루어져 왔다. 〈인터스텔라〉는 환경 오염으로 더 이상 살 수 없는 지구를 대체할 별을 찾아 떠나는 장면이 등장하는데 2014년 영화 속에서 묘사된 블랙홀은 2019년에 인류 최초로 시각화한 블랙홀 영상과 비교될 정도로 정확하게 만들어지기도 했다.
드라마 〈브이 V〉에 등장하는 파충류 외계인과 달리 수많은 UFO 목격담에서 가장 많이 등장하는 그레이형 우주인은 아마도 인류의 상상력이 만들어낸 전형으로 남아 있으며, 그러한 우주인과의 교류 과정을 그리는 영화 〈컨택트 Arrival〉에서는 우주인의 언어를 해독하여 소통하려는 노력이 그려진다. 《물리학자처럼 영화 보기》에서는 이처럼 다양한 SF 작품을 통해서 인류의 과거이자 미래의 단서이기도 한 우주의 시작과 끝을 자유롭게 상상하여 물리 법칙과 함께 풀어내고 있다.