인류가 다른 은하계로 이동할 수 있을까요?
불가능합니다. 다른 은하는 커녕 지구 근처도 벗어날 수 없죠.
하지만 이것만 있다면 가능할 수도 있는데요. 이것은 바로 웜홀입니다.
뭐야..과학 채널에서 왜 웜홀 얘기를 하는거야? 라고 생각하는 분들이 분명히 계실겁니다.
하지만 이번 내용은 신뢰성이 매우 높은 물리학 저널지에 게재된 내용입니다.
이번 연구는 Physical Review D 2021년 3월 9일자에 게재되었습니다.
웜홀은 우주의 다른 지점을 연결하는 통로입니다.
이 통로를 이용하면, 아무리 먼 곳이라도 순식간에 이동할 수 있게 되죠..
빛의 속도로 수 만년이 걸리는 거리라고 해도, 즉시 이동할 수 있습니다.
그동안 많은 과학자들은 이 웜홀 이론을 완성하기 위해 노력을 해 왔는데요.
하지만 웜홀 이론은 한 가지 치명적인 문제 때문에 결국 완성될 수 없었습니다.
그리고 이 문제 때문에 많은 물리학자들은 웜홀을 부정적으로 생각하고 있죠.
기존의 웜홀 이론이 가지고 있는 가장 큰 문제는 바로, 수학적 불가능입니다.
예전에 과학자들은 웜홀의 존재 가능성을 수학적으로 입증하려고 했었는데요.
하지만 계산 결과, 웜홀이 존재하려면 '음의 에너지'라는 변수가 반드시 필요했습니다.
그런데 사실 '음의 에너지'라는 개념은, 수학적으로 존재할 수가 없는 개념입니다.
그래서 많은 과학자들은, 웜홀이라는 이 전제 부터가 잘못되었다고 생각하게 되었죠.
물론 음의 에너지의 존재를 믿고, 여전히 찾고 있는 과학자들도 있기는 있습니다.
이렇게 기존의 웜홀 이론은 '음의 에너지'라는 넘기 어려운 문제를 가지고 있었습니다.
그런데 몇 년 전 한 연구팀이, 이러한 문제를 완전히 해결했다고 발표를 했었는데요.
이들은 음의 에너지를 제거하면서도, 웜홀이 존재할 수 있음을 수학적으로 증명했습니다.
과학자들은 기존 웜홀의 문제를 해결하기 위해 '랜들-선드럼 모델'이라는 이론을 이용했습니다.
이 모델은 우주에서 소립자들이 생성되었가다 사라지는 현상을 설명하는 한 이론인데요.
랜들-선드럼 모델에서는, 이 세상은 다양한 차원으로 이루어져 있다고 설명합니다.
우리가 관측하는 우주는 4차원이지만, 사실 그 이면에는 5차원이 숨겨져 있다는 거죠.
즉, 5차원이라는 더 높은 차원 위에, 4차원의 우주가 마치 얇은 막 처럼 떠있다는 겁니다.
이것은 마치 비누 거품이 물 위에 떠 있는 것과 비슷하다고 할 수 있는데요.
5차원에 존재하는 수 많은 소립자들이 이동하는 과정에서 4차원을 잠시 지나쳐 갈 수 있습니다.
이것이 바로 우주 공간에서 형성되었다가 사라지는 소립자들의 진짜 정체였다는 거죠.
예를 들어, 우리가 물속에서 물의 흐름을 관찰하면 물결의 생성과 소멸을 볼 수 있는데요.
하지만 실제로 물은 한번도 멈추지 않고, 끊임없이 계속 흐르고 있는 것과 비슷하다고 할 수 있습니다.
이러한 이론을 바탕으로 웜홀을 재정의하면, 웜홀은 4차원과 5차원의 통로가 됩니다.
그리고 우리는 이렇게 연결된 다른 차원간의 통로로 들어가는 것이 가능하다는 거죠.
이 때 느끼는 중력가속도는 20g 정도이며, 단 1초 만에 다른 우주로 이동할 수 있습니다.
다만, 1초라는 시간은 웜홀의 내부, 즉 다른 차원에서 이동하고 있을 때의 시간입니다.
외부에서는 그 이상의 시간, 어쩌면 수 천년의 시간이 흐르게 될 가능성이 있습니다.
여러분들이 이해하기 쉽게 설명을 이렇게 드렸지만, 과학자들은 이 모든 내용을 수학적으로 계산해서 입증했습니다.
이 연구는, 기존의 웜홀 이론이 가지고 있었던 문제를 완전히 해결했는데요.
만약 이 논문의 이론이 맞다면, 우주에는 이미 많은 웜홀들이 존재하고 있을지도 모릅니다.
그리고 웜홀이 차원간의 통로라면, 웜홀을 임의로 만드는 것은 불가능에 가까울 겁니다.
하지만 어쩌면 이와 비슷한 다른 것을 만드는 것은 가능지도 모릅니다.
바로 블랙홀인데요. 블랙홀은 이론적으로 입자 가속기에서 만들 수 있을 것으로 생각됩니다.
실제로 이에 대한 이론이 2013년에 Physical Review Letters에 게재되기도 했었죠.
(https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.110.101101)
그리고 현재 세계 각지에서는 블랙홀을 만드는 프로젝트가 진행이 되고 있기도 합니다.
만약 인류가 블랙홀을 진짜로 만들어낼 수 있고, 또 이러한 기술을 충분히 발전시킬 수 있다면...
어쩌면 언젠가는 웜홀을 만들어낼 수 있는 기술을 획득하게 될지도 모릅니다.
물론 아주 먼 미래의 얘기가 되겠지만요.
물리학 법칙에 위배되지 않는 웜홀 이론의 등장은, 바로 그 시작점이 될 수 있을 겁니다.
과연 미래의 인류는 이러한 웜홀을 통해서 먼 우주로 진출 할 수 있게 될까요?
이 이론을 시작으로 더 많은 웜홀에 대한 연구가 진행되었으면 좋겠습니다.
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