SF 칼럼 [2]：가능성의 한계(2)-초광속(超光速)과 상대성이론의 상관 관계에 대한 소고

SF 칼럼 [2]：가능성의 한계(2)-초광속(超光速)과 상대성이론의 상관 관계에 대한 소고

우주 공간용 교통규칙은 아직 없지만, 우주에는 이미 제한속도가 존재하고 있는 모양이다. SF의 우주여행에서 가장 크게 문제가 되는 것은 우리가 알고 있는 한, 빛보다 빠른 것은 없다는 것이다.주⑴ 빛의 속도는 매우 빠르기 때문에(초속 ≒ 30만㎞) 일상 생활에서 빛의 속도로 인해 어려운 상황에 처하거나 하는 경우는 없다. 그러나 물리학자인 조지 가모프의 과학적 우화 ≪신비한 나라의 톰킨스* Mr. Tompkins in Wonderland(1940)≫에서는 빛이 시속 15㎞ 정도로 조용히 나아가기 때문에 여행이 현실보다도 까다로운 것으로 되어 있다. 이 책 속에서의 자전거 타기는 제 아무리 필사적으로 페달을 밟더라도 이 같은 자연의 제한속도를 따를 수가 없다. (* '조지 가모브 물리열차를 타다'라는 제목으로 2001년 출판.) 현실세계에서도 우주선이 절대 제한속도 c(진공 속을 통하는 빛의 속도)에 가까와지면 필연적으로 똑같은 문제가 생긴다. 그러나 아인슈타인의 특수상대성 이론은 불편한 것만이 아니라, 편리한 점도 있다. 왜냐하면 속도 c에 접근하면 접근할수록 원하는대로 단시간에 여행할 수 있기 때문이다. 단 여행하고 있는 본인에게 국한된 일이지만. 특수상대성 이론(아인슈타인이 1905년에 처음 공식으로 발표한 것)은 가령 어떤 운동계로 측정하더라도 속도 c는 절대 불변이라는 놀랄만한 실험사실로부터 시작되고 있다. 한 대의 자동차가 시속 100㎞로 달리고 있다고 가정하자. 시속 60㎞로 그 뒤를 이어 달리고 있는 다른 한 대의 자동차에게 있어서는 최초의 자동차의 외관으로 볼 때의(상대성적인) 속도는 시속 40㎞로 밖에는 보이지 않는다. 그러나 광선은 예컨대 어느쪽의 자동차로부터 측정한다 하더라도, 또 길가에 서 있는 어느 누가 측정했을 경우에도 똑같은 속도 c를 유지하고 있다. 이에 관한 계산은 여러 페이지가 소요될 것이므로 생략하지만, c의 불변성으로부터의 최종 결과로서 종래의 불변한 물체로 여겨왔던 다른 특성이 바로 그 물체가 광속에 가까와짐에 따라 변화한다는 것이 밝혀지는 것이다. 이는 얼핏 보아 '상식'이 명하는 것과는 어긋나는 것으로 여겨지지만, 상황을 계산한 결과에 따르면, 항성선(恒星船)의 질량과 길이, 게다가 내장된 시계의 진로까지가 우주선의 속도(지구에 있는 관측자와 상대적인) 변화에 따라 달라지는 것이다. 그러나 속도 c가 불변일 것이라 하더라도 왜 그 c가 자연의 제한속도가 되는 것인가? 이는 질량과 길이와 시간의 변화 관계를 나타내는 인자 타우(√1-v2/c2 로 불린다)주⑵로부터 유도된다. 항성선의 속도를 나타내는 v가 c보다 약간 작은 때는 타우가 1보다 약간 작기 때문에 '상식'의 물리학이 그대로 통용된다. 매시 100㎞의 속도에서도 타우는 고작 0.9999996정도만 감소된다.) 정지하고 있는 사람에게 있어 배(spaceship)의 길이는 그만큼 줄어든 것으로 보이므로 배안의 시계는 이같은 비율에서 늦어지는 것으로 보이는 셈이다. 배의 질량은 타우로 나누게 되며, 즉, 질량은 '정지한' 수치에 비해 1.0000004배 정도로 늘어나게 된다. 허나 이런 정도로는 상대성 이론의 영향은 눈에 띄지 않는다. 그러나 배가 초속 15만㎞(광속의 절반 속도)까지 가속되면 타우는 0.866으로 감속된다. 그러면 배의 시간은 표준보다 8분의 7 이하의 속도로 흐르게 되며, 배의 질량은 15% 이상 늘어나게 된다. 질량이 증대하면 증대할수록 앞서의 것보다도 큰 일을 수행하지 않으면 안된다. 배가 더욱 가속되면 질량은 질량은 더욱 늘어난다. 배를 추진하는 대부분의 에너지 부분이 실제로는 질량으로 변환되어 가는 셈이다. 아인슈타인의 유명한 방정식인, E=mc2(에너지는 질량과 c의 제곱을 곱한 것과 같다. 즉 질량 1㎏은 9억의 1억배 주울과 같은 거대한 에너지에 해당됨)에 따라이다. 속도 v가 c에 더욱 접근하면 타우는 제로에 접근하고 또한 배의 질량은 무한대를 향해 증가한다. 광속으로까지 배를 가속시키기 위해서는 무한한 에너지량(연료)이 필요해진다. 다시 말해서 사실상 불가능하다는 얘기다. 에드워드 E. 스미스 (소개：한글)의 ≪우주의 스카이라크 The Skylark of Space(1928)：파일링크 PDF, HWP≫ 처럼 237광년을 48시간 내에 항행한다든가, A. E. 반 보그트(소개：한글)의 단편 ≪폭풍 The Storm(1943)≫에서 처럼 매분마다 반광년(半光年)을 항해하는 우주선은 있을 수 없을 것이다. 빛은 1광년을 가는 데 꼭 1년이 소요되지만, 무한한 에너지를 갖지 못하는 우리들은 그만한 속도에도 이를 수가 없는 것이다. 그러나 여기서 배 안의 시계의 전도가 그만큼 늦어진다는 것을 생각해 보기로 하자. 지금 우리가 1광년을 c의 99.99％로 나갔다고 하자. 지구상의 관측자가 볼때 그 여행에는 1년하고도 53분이 소요된 것이 된다. 그런데 이 속도로는 타우의 값은 약 0.01414로 줄어들어 배 안의 시간은 지구의 시간에 대해 0.01414배의 속도로 밖에 나가지 않는 것이 되며, 배 안에서는 이 여행에 불과 5일과 몇 시간만이 소요된 것으로 느끼게 될 것이다. (배 안에 있는 사람은 그 시점에서 길이의 상대론적 축소를 보게 된다. 그들에게 있어서 비행 진로, 즉 우주 전체가 진행방향에 따라 0.01414의 비율로 줄어든 것으로 보이는 셈이다. 즉 그들에게 있어서 가속은 배의 속도를 증대하기 보다도 항행거리를 줄이는 방향으로 작용하는 것이다.) 여기서 배가 방향을 바꾸어 앞으로 항행할 때와 똑같은 속도로 곧장 지구로 되돌아오는 것이라면 출발한 후 꼭 2년 후에 되돌아온 것이 된다……. 그러나 배 안의 시계와 승무원한테는 고작 10일 정도가 경과한 것 뿐이다. 그러나 앞에서도 지목한 바와 같이 이에는 엄청난 양의 에너지가 필요해지는 것이다. 배의 질량은 파괴적인 변환률로써 에너지를 흡수하면서 대략 71배로 증대한다. 이때 일본의 히로시마에 투하된 원폭에 해당하는 에너지가 1그램이 미치지 않는 질량으로 변환되는 것이다. 그러고 보면 항성선 70여척에 필적하는 질량의 변환에 필요한 에너지는 감히 상상할 수 없는 양이 될 것이다. 좀더 속도 c에 가까운 빠른 속도는 더욱더 장거리 여행을 하게 되면 (여행자의 입장에서는 짧은 기간 동안의 항성여행을 하는 정도이지만) 지구에서는 몇 십년, 또는 몇 세기가 지나가버리는 것인지도 모를 일이다. 어슐러 K. 르귄의 ≪로캐넌의 세계 Rocannon's World(1966)≫에서는 이같은 현상을 난장이들과 함께 하룻밤을 지내는 사이에 외부 세계에서는 그 사이 몇년이 지났다는 마술 언덕의 전설에 비유하고 있다. 르귄의 이 소설에 나오는 ＜작은 도깨비＞는 아무 것도 모르는 히로인을 상대론적 항성선에 태움으로써 이와 거의 똑같은 효과를 올리고 있다. 이처럼 기묘하게도 항상 어린 채로 있는 항성간 여행자가 완전히 모습이 달라진 미래 세계로 되돌아온다는 이야기는 많지만, 그같은 작품의 좋은 예로는 조지 터너의 ≪사랑하는 아들 Beloved Son(1978)≫이라든가, 또는 주인공이 자기 질녀의 손자와 결혼하여 행복해진다는 로버트 하인라인의 ≪시간의 블랙홀* Time for the stars (1956)≫을 들 수 있다. (* 시간의 블랙홀은 '우주 형제의 비밀'이라는 제목으로 교학사에서 아동용 도서로 발간하기도 했다.) 도저히 믿기지 않는 얘기 같지만, 사실은 이같은 효과는 실험으로 확인되고 있다. 뮤온(중전자)은 통상적으로 즉시 다른 입자로 분해된다. - 그러나 상대론적 속도는 그 ＜시계＞의 진도가 늦어지며, 그만큼 입자의 분해에도 시간이 소요되는 것이다(만일 분해가 지연되지 않는다면 뮤온 입자는 검출테인버에도 도달하지 못할 것이다). 전자 빔은 속도 c 부근까지 가속된다. - 그러나 두말할 나위없이 그만큼 질량이 무거워지는 것이므로 실제로 속도 c에 도달한다는 것은 있을 수 없는 일이다. 이처럼 증대하는 질량문제를 우회하여 가는 이론적 방법(이라고 말할 수 있는지는 모르겠지만)의 하나인 우주선의 질량을 제거해 버리는 것이다. 이는 에드워드 E. 스미스가 ≪렌즈맨 Lensman 시리즈 (1950-1954)≫에서 채용한 방법인데, 이 시리즈에는 질량이 없는 배가 c보다도 훨씬 빠른 속도로 항행하는 것이 일상적인 일로 되어 있다. 불행하게도 질량은 그렇게 간단하게 버릴 수는 없는 것이다. 그것은 실체를 가지고 있는 입자의 기본적인 특성이기 때문이다. 질량이 없는 곳에 틀림없이 물질은 없으며, 따라서 배는 존재하지 않는다. 다른 입자, 예컨데 ＜광자(光子)＞등은 ＜정지질량(靜止質量)＞이 제로라고 일컬어지고 있는데, 이는 오해를 가져오기 쉽다. 왜냐하면 광자를 파괴하지 않고 정지시킨다는 것은 현실적으로 불가능한 일이기 때문이다. 질량이 있는 입자는 모두가 광속과 같은 빠른 속도로 나갈 때만 존재하는 것이다. 아이작 아시모프는 그의 작품 ≪반중력 당구공 The Billard Ball 1966≫에서 만약 보통 물체의 질량을 제로까지 줄일 수 있다면, 그 물체는 속도 c로(도중에 맞닥뜨릴 어떤 물체라고 깨끗이 구멍을 뚫고) 날아가게 될 것이라고 말하였다. 만약 우리가 초광속(Faster Than Light, FTL)으로 여행한다면 타우는 어떻게 되는 것일까? 우선 속도계가 금단(禁斷)의 값 c를 나타내는 것은 피하면서 어떻게 초광속으로 도달할 수 있을 것인가라는 실제적인 문제는 별도로 하고 어쨌든 수학 쪽으로 눈을 돌려보기로 하자. 타우 방정식으로 속도 v에 c보다 큰 값을 갖게 한다는 것이 가능하다. 이를테면 v2가 c2의 2배가 되며, 따라서 타우는 -1의 평방근(√-1)과 같게 된다. c를 초과하는 어떤 속도일지라도 타우는 이 허수(虛數, 제곱하면 -1이 되는 것은 실수로서는 존재하지 않기 때문에 이렇게 부른다.)를 곱한 값이 된다. 즉, FTL 우주선에 의해 변화된 질량과 길이 그리고 시간의 흐름은 허수가 되어 버리는 것이다. 이같은 놀라운 결과에 대해서는 두 가지의 판단을 내릴 수 있다. 첫째는, 이런 일을 터무니없는(FTL 여행은 수학적으로 보건데 얘기 거리가 안된다는 것이다.) 증거라고 풀이하는 점이다. 수학에서는 바른 해답을 끌어내는 지름길로서 때때로 허수가 사용되고 있다. 그러므로 이에 대해 가능성이 있는 해답은 허수가 또 다른 우주, 즉 광속의 벽 저편에서 실재하고 있다는 점이다. 그 우주에서는 모든 것이 초광속으로 움직이고 있다. 그곳에서는 우주선의 속도가 c로 떨어져 감에 따라 그 속도로 떨어뜨리는데 필요한 에너지를 무한대로 증대시키기 위해 속도를 c로까지 떨어뜨리는 것은 불가능해 진다. 그러나 이는 모두가 단순히 수식적으로 가능하다는 얘기이며, 이같은 FTL 입자에는 ＜타키온*＞이라는 이름이 붙어져 있다. 이는 우리들이 속한 우주의, 광속보다는 느린 ＜타디온*(이를테면 양자, 전자)＞과, 속도 c로만 가는 무질량인 ＜룩손*(예를들면 광자, 중력자, 중성미자?)＞과는 명확히 구분되어 있다. 작가들 중에는 예사로 타키온의 명칭을 차용하는 사람도 있다. 이를테면 밥 쇼 Bob Shaw의 ≪영원한 궁전 The Palace of Eternity (1969) - 영문 위키피디아≫에는, 광속보다 3만배나 빠른 속도로 항행하는 100만톤에 이르는 타키온 우주선이라는 재미있는 물건이 등장한다. 타디온 tardyon : 빛의 속도 이하 룩손 luxon : 빛의 속도 타키온 tachyon : 빛의 속도 이상 그렇다고는 하나 몇 가지 반대 의견도 있다. 첫째로, 타키온의 존재에 대해서는 실험에 따른 증거가 없다(한마디로 가상의 입자라는 말). 둘째로 타키온이 우주에서 여행을 희망함에 있어서는 무한한 높이를 가진 등반불능의 ＜광속의 벽＞이 여전히 앞을 가로막고 있다. 셋째로는 생각하기에 따라서는 수학적으로 대칭이기 때문에 타키온 우주측에서 보면 FTL 여행이 가능한 것은 우리의 우주쪽인 것이다. 즉, 어느 쪽에 대해서든 형편에 알맞은 여행은 없다는 것이다. 그리고 마지막으로 타키온은 시간과 역행하여(인과율의 법칙을 깨고) 나아가는 것으로 생각되고 있는 것이다. 인과율(因果律)이란, 실험에 따른 법칙이며, 아직 증명된 것은 아니지만 과학의 밑바닥을 이루는 기초와 같은 것이다. 인과율의 사전적 의미는 '어느 시점에서 계(系)의 상태가 주어지면, 그 이전 또는 그 이후의 계의 상태가 결정된다는 법칙(물리학적 설명)'이지만 간단히 말하면 결과는 원인 뒤에 빚어진다는 것이다(철학적 설명). 굳이 인과율의 실례를 몇 가지 들자면 - 탄환은 방아쇠를 당김으로써 비로소 표적에 명중한다. - 돌을 던진 후에 수면 위에 잔물결이 퍼져 나간다. - 불을 붙인 후에 횃불의 불꽃이 타오른다. - 인간은 태어나지 않으면 죽을 수 없다. 당연한 것으로 생각되겠지만 이를 아인슈타인의 이론과 결부시키면 타키온 여행은 고사하고 FTL 여행까지도 금지당하는 셈이 된다. 그러나 아인슈타인의 발견이 위대한 것은 모든 관점이 다른 어떤 관점과도 똑같이 유효하다는 점이다. 우리의 눈이 공간과 시간에 대해 말해 주는 것을 신뢰하지 않으면 안된다. 우주에는 절대적인 마스터 클락 Master Clock 같은 것은 없는 것이다. 즉, 우리가 시간과 상대적으로 얼마나 빨리 전진하느냐에 따라 어떤 시계일지라도 서로 다른 비율로 전진하는 것으로 보이는 것이다. 지구에서 측정하면 고속 우주선이 1광년을 꼭 1년이 걸려 여행하는 것인데, 배 안에 있는 사람이 측정할 경우 여행은 5일간 소요된 것이 된다. 양자(兩者)의 측정은 모두가 옳은 것이며, 양쪽 모두 인과율의 법칙에 따르고 있는 것이다. 그 배가 지구로부터 1광년의 장소에 당도하기 전에 지구를 출발하는 것이 관측되는 점에는 아무런 변함도 없다. 배를 타고 있는 자와 타고 있지 않은 자, 사이에 사상(事象)의 시간관계에 대해 서로 의견이 다를 수는 있으나, 그것이 발생된 순서는 다를 수가 없다. 그러나 초광속으로 가는 배를 생각해보자. 빛은 속도 c로만 가는 것이므로 1광년 앞에서 배를 기다리고 있는 사람은 우선 눈앞에 도착하는 배를 보고, 그런 다음에 배가 출항해 오는 모습을 보게 된다. 이 사람의 관점도 또한 다른 사람들의 그것과 마찬가지로 가치가 있는 셈이지만, 그곳에서 배는 출발하기 전에 도착하고 있다. 즉, 여기서 인과율은 무너져 버리고 만다. 피어스 안소니 Piers Anthony의 ≪매크로스코프 Macroscope (1969)≫에 등장하는 FTL선은, 빛을 앞질러 공간을 비행하는데, 이 때문에 우선 어떤 사람의 죽음을 목격한 후에 바로 그 사람의 노년기를 보며 이윽고 그가 태어난 때로 시간을 역행해 간다. 이 또한 인과율을 무시한 얘기이다. 그렇다면 틀린 것은 아인슈타인의 이론(철저하게 검증된)이란 말인가? 아니면 인과율(증명된 것은 아니지만, 물리학의 기초이다)이란 말인가? 또 아니면 어떤 종류의 FTL 여행도 불가능하다는 이야기인가? 혹시 인과율의 규칙에 예외가 있다는 것인가? 도대체 우주와 시간 그 자체의 기원을 야기시킨 것은 무엇인가? 혹시나 물리학이 미치지 못하는 소립자내의 양자론이라든가, 블랙홀 내부의 미지의 공간속에 인과율이 만능적인 규칙이 아닌지도 모른다는 힌트가 숨어 있는 것은 아닐까?

주석 註釋 주⑴ 빛보다 빠른 것 ⓐ 타키온 Tachyon 타키온 Tachyon은 빛의 속도(광속, 진공에서 빛의 속도는 정확히 초속 299,792,458 미터이다.)보다 빠른 입자가 존재한다고 가정할 때, 그 입자에 대해 정해 놓은 이름이다. 빛보다 빠른 물질에 대한 생각은 독일의 물리학자 아르놀트 좀머펠트가 처음으로 고안하였고, 그 뒤 제럴드 파인버그가 ‘빠르다’는 의미를 가진 그리스어 ταχύς(‘타쿠스’)로부터 ‘타키온’이라는 이름을 지었다. 상대성 이론에 따르면 빛보다 빠른 입자는 존재하지 않으나, 상대성이론의 중요 방정식을 보는 관점에 따라서는 어떤 특수한 조건이 충족 된다면 광속을 뛰어 넘을 수 있다고 알려져 있다. 이론적으로 만약 타키온이 존재한다면 질량은 허수(虛數)가 될 것으로 추정하고 있다. 또한 에너지를 얻을 수록 속도가 느려진다. 그러므로 에너지가 가장 클 때는 빛의 속도가 되며, 에너지를 모두 잃어 허수(虛數)가 된다면 그 속도는 이론상, 무한대가 된다. 실수(實數)의 질량을 가진 입자(양성자, 중성자, 전자, 쿼크) 등은 에너지를 얻으면 얻을수록 속도는 커지지만, 타키온은 거꾸로 에너지를 잃으면 잃을 수록 속도는 무한대가 되는 것이다. 그래서 만일 타키온이 존재한다면 시간여행도 가능하며 블랙홀에서도 빠져나올 수 있다. [출처] 위키 백과(한국) ⓑ 빛보다 빠른 음파 확인 고등학교 교사들과 대학 교수, 학생 등으로 구성된 연구팀이 빛보다 빠른 속도로 진행하는 음파를 전달하는 데 성공했다고 라이브사이언스 닷컴이 2007년 1월 12일 보도했다. 이 실험 결과는 장차 전기 신호 등 다른 신호의 속도를 높일 수 있는 단서를 제공하고 있다. '광속'에 관한 표준 정의는 빛이 진공상태에서 진행하는 속도를 가리키는데 'c'로 알려진 이 상수는 초속 30만㎞로 대기중 음속에 비해 100만배 가량 빠른 것으로 알려져 있다. 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 어떤 물질이나 신호도 c보다 빠르게 이동할 수는 없지만 미들 테네시주립대의 윌리엄 로버트슨 박사 등 연구진은 플라스틱 파이프와 컴퓨터 사운드 카드를 이용해 `c'보다 빠른 속도로 소리의 파동이 이동하는 현상을 확인했다고 응용물리학 학회지 최신호에 발표했다. 이 실험은 소리나 빛의 파동 하나하나를 여러 개의 평면파가 합쳐진 합성파로 보는 데서 착안한 것으로 소리의 파동은 공간에 존재하는 에너지에 따라 오르내리며 가운데가 정점을 이룬다. 연구진은 시중 철물점에서 파는 PVC 파이프와 커넥터를 사용해 고리를 만들고 사운드카드로부터 음파를 내보내 고리를 통과시키는 실험으로 고리가 소리 파동 하나하나를 구성하는 작은 파장들을 쪼개고 재조합하도록 했다. 그리고 나서 파이프에 들어갔다 나오는 소리의 파동을 관찰한 결과 들어가는 음파의 정점이 파이프에 들어가기도 전에 나오는 음파의 정점이 이미 파이프를 떠난 것으로 밝혀졌다. 이는 하나의 소리 파동을 구성하는 작은 평면파 하나하나의 속도를 모두 합할 경우 그 `군(群)속도'가 c를 능가한다는 것을 의미한다. 로버트슨 박사는 이는 "소리가 빛보다 빨리 가는 것을 입증한 최초의 실험일 것"이라면서 "파이프는 길이가 다른 두 개의 길을 따라 음파를 쪼개고 재조합한다. 이런 `길 쪼개기' 간섭현상은 일상생활에서 자주 일어나지만 시차가 워낙 미미하기 때문에 느끼지 못하는 것"이라고 말했다. 예를 들어 음원(音源)이 단단한 벽 가까이 있을 때 어떤 소리는 듣는 이의 귀에 직접 도착하지만 다른 소리는 벽에 반사돼서 먼 길로 돌아오게 된다. 우리가 듣는 것은 이런 소리들을 합친 것"이라고 설명했다. 연구진은 또 음파를 구성하는 하나하나의 파동은 결코 c를 능가하지 못해 상대성 이론과 일치하는 것으로 밝혀졌다면서 사람이 빛보다 빠른 속도로 정보를 전달하는 것은 불가능하지만 전기회로의 광신호 속도를 높이는데 응용될 수 있을 것이라고 말했다. 군속도가 c를 능가하는 전기파, 심지어 빛의 파동까지 전달이 가능하다는 사실은 이미 다른 연구에서 밝혀진 바 있다. [출처] 네이버 뉴스 ⓒ 모차르트 40번 교향곡(K. 550)의 비밀 1995년 3월 미국 유타주 스노우버드에는 초광속 양자현상을 연구하는 학자들이 모였다. 이 자리에서 권터 님츠는 빛의 속도보다 4.7배나 빠른 신호를 보냈다고 발표했다. 님츠 연구결과는 극초단파의 초광속현상을 발견했을 뿐 아니라 실제로 빛보다 빠른 신호를 보냈다는 점에서 주목받았다. 그 신호는 모차르트 40번 교향곡으로, 12cm 장벽을 빛보다 4.7배나 빠른 속도로 통과했다. 님츠는 학자들이 자신의 연구결과를 의심할지 모른다고 생각하고 터널링한 교향곡을 다시 녹음해 이날 청중들에게 들려줬다. 빛보다 빨리 전달된 것이 과연 정보를 담고 있는 '신호'인가? 많은 학자들은 모차르트 40번 교향곡은 신호가 될 수 없다고 생각했다. 인과율의 신성함과 아인슈타인의 특수상대성이론을 믿기 때문이다. 초광속 현상을 발견했다고 발표했던 치아오도 여기에 앞장섰다. "음악은 신호가 아니다. 짧은 시간 동안 장벽을 통과한 양은 매우 적다. 따라서 장벽을 통과한 음악이 원래의 음악과 같은 것인지는 확인하기 어렵다. 아인슈타인의 인과율은 빛보다 빠르게 신호를 보내는 것을 허용하지 않지만, 전자기파의 파속의 속도가 빛보다 빠른 것을 제한하지는 않는다." 치아오와 마찬가지로 스타인버그도 "모차르트 40번 교향곡은 점차 변하는 파동이기 때문에 신호로 볼 수 없다"고 님츠를 반박했다. 그러나 님츠는 그 말에 승복하려고 들지 않았다. 모차르트 40번 교향곡이 말해주지 않느냐는 식이었다. 하지만 많은 학자들은 치아오와 비슷한 생각을 하고 있다. 지금까지의 실험결과로 보면 음악이나 광자(빛)를 빛의 속도보다 빨리 보낼 수 있다. 하지만 그것이 정보를 전달하는 신호를 의미하지는 않는다는 것이다. 따라서 과거로 정보를 보내는 시간여행이나 인과율은 깨지지 않는다고 그들은 믿고 있다. [출처] 위키 백과(한국) 타키온 - 주변 이야기 아인슈타인의 상대성 이론이 발표된 1905년 이후 어떤 물질도, 어떤 정보를 전달할 수 있는 신호도 빛의 속도를 넘을 수 없으며, 가질 수 있는 운동량 p 는 반드시 timelike 하다는 것이 알려졌다. 만약 빛의 속도보다 더 빨리 움직일 수 있는 물체 혹은 정보가 있다면 로렌츠 변환을 통해 실은 시간을 거슬러 움직일 수 있게되며 따라서 부모가 서로 만나기 이전에 살해할 수 있게되어 인과율이 깨지게 된다. 그런데 양자장 이론에서는 초광속 물질 혹은 타키온이 여전히 유용하게 쓰일 수 있다. 예를 들어 표준입자물리이론의 "힉스 Higgs 입자"의 포텐셜 potential을 보면 질량 제곱항이 음수로 나타나서 전기약력의 대칭성이 깨지지 않았을 경우 타키온 처럼 보일 수 있다. 물론 이것은 포텐셜이 안정하지 않다는 의미이며 결국 더 낮은 포텐셜로 옮겨감에 따라 전기약력의 대칭성이 깨지는 효과를 낳게 된다. 그리고 대칭성이 깨어진 이후의 힉스입자의 질량은 일반적인 양의 질량을 가지게 된다. 1960년대-1970년대 처음 보즈 통계를 따르는 끈이론(bosonic string theory)이 연구되었을 때 닫힌 끈의 스펙트럼에서 중력 뿐만 아니라 타키온 상태가 있음이 알려졌다. 하지만 1970년대 중반 초끈이론 (초대칭성이 있는 끈이론)에서는 타키온 상태가 없어짐이 밝혀지게되며 그 이후 1998년에 이르기 까지 타키온은 이론의 헛점으로써 없애야할 대상으로 이해되어왔다. 하지만 1998년 Ashoke Sen 이라는 끈이론 연구가에 의해 처음으로 끈이론에서의 타키온의 중요성이 인식되기 시작했다. 그에 따르면 불안정한 Dp-brane (p-차원 D-형태의 막)들의 시스템을 기술 하는데 타키온이 매우 중요한 역할을 한다는 것입니다. 그리고 이는 곧 빅뱅 우주론에서 인플레이션 현상을 이해하는데 쓰일 수 있다는 사실이 알려지면서 더 큰 관심을 모았다. (현재는 "구르는 타키온=rolling tychion"의 우주론이 관측과 합치하기 매우 힘들다는 것이 밝혀졌다.) 우여곡절을 겪고 있는 타키온의 대략적인 역사다. 현재도 타키온은 끈이론의 맥락에서 여전히 인기있는 연구 주제중 하나인데, 타키온이 존재하기 때문이 아니라 타키온이 기술해 줄 수 있는 현상의 흥미로움 때문이라고 본다. [출처] 餘分D: physics and fun | 정 리 | - 빛보다 빠른 입자를 과학자들은 타키온이라고 부름. - 빛보다 빨리 달린다면 시간이 거꾸로 갈 수도 있다. - 타키온은 발견이 되지 않았고, 말 그대로 가상의 입자일 수도 있다. 주⑵ 타우(√1-v2/c2) 폴 앤더슨 Paul Anderson의 ≪타우 제로 Tau Zero (영문 위키피디아)≫ 소설에 쓰인 공상과학적 개념이다. 타우의 수학적 공식은 √1-v2/c2(어디선가 봤던 것 같은 느낌이 드시는 분은 물리학에 관심이 많이 있다는 증거)이며, 말로 풀어보면 v(속도)의 제곱을 c(광속)의 제곱으로 나눈 값을 1로 뺀다음, 그것을 제곱근 한 값이다. 설명하자면 타우의 값이 100분의 1이라면, 우주선이 100광년의 거리를 이동하는 동안 내부 탑승자는 1년이 지난 것으로 느끼게 된다. 우주선의 속도가 광속에 무한히 접근할수록 타우는 무한히 0에 접근한다. 즉, 소설의 제목인 타우 제로란 광속, 즉 극한을 뜻한다. 소설 타우 제로에는 수소입자 흡입기를 장착한 핵융합 방식 우주선인 '버사드 램제트 엔진'이 나오는데, 버사드 램제트 항성선*, 데달루스 항성선*을 비롯한 몇몇의 거대 항성선에 대한 얘기는 다음에 3~4개의 칼럼을 할애하여 심도 있게 다룰 예정입니다.

참고어 ㆍ빛의 속도 ㆍ상대성 이론 ㆍ허수 虛數 ㆍ입자 ㆍ양성자 ㆍ중성자 ㆍ전자 ㆍ쿼크 ㆍ블랙홀 ㆍ타우 제로

작가 소개 (가나다)순 + 로버트 하인라인 | Robert A. Heinlein (1907 ~ 1988) [상세 정보] 로버트 A. 하인라인은 1907년 미국 몬태나에서 태어나 1988년에 사망했다. 가장 문학적이고 세련된 과학소설가로 알려져 있다. 그는 캘리포니아 대학에서 수학과 물리학 과정을 수료하고 1934년 해군을 전역한 이후 전업작가로 활동하였다. 1939년[어스타운딩]지에 [생명선]을 발표, SF 작가의 길로 들어서면서 미국 SF의 폭발적인 발전에 중추적인 역할을 담당하였다. 특히, 그는 아서C.클라크, 아이작 아시모프와 함께 SF문단의 '빅3'로 불리고 있는데 클라크나 아이작 아시모프보다 문학성에 있어서 뛰어난 감각을 보여줌으로써 과학소설도 분명 문학의 테두리에 존재한다는 것을 증명해 주고 있다. 하인라인의 인기 비결은 풍부한 지식을 작품 안에 용해시키는 재주, 하인라인 나름대로 구상한 '미래역사'에 의거하여 자신의 작품을 일관되게 구성하는 능력에 있다. 뛰어난 SF를 통해 청소년들에게 독특한 통과의례를 차려주는 하인라인의 대표작으로는[시간의 블랙홀] [우주인 존스] [우주의 전사] [하늘의 터널] 등이 있다. 샌프란시스코 남쪽 산타 크루즈에 있는 그의 저택은 정원이 엄청나게 넓어 산책하는데만 한 시간이 걸린다고 한다. 그리고 그 저택의 내부에는 우주선의 사진들이 잔뜩 걸려 있다고 하며, 그 중에는 <우주 대전쟁>시리즈의 작가인 울러의 초상화도 있다고 한다. 그는 고양이를 무척 좋아하여 언제나 가까이 두고 있으며 집필 중에는 커피를 곁에 두고 작업에 임한다고 한다. 그는 SF작가들중에 이혼하지 않은 사람은 자신을 포함하여 2,3명밖에 없다고 말한다. 거의 대부분의 작가들이 몇 차례 이혼하고, 그결과 부인에게 위자료를 지불하기 위해 미친듯이 작업을 하는 다작의 작가가 많다는 등 재미있는 얘기를 곧잘 하기도 한다. 홈페이지: http://www.nitrosyncretic.com/rah/index.htm + 반 보그트 | A. E. Van Vogt (1912 ~ 2000) [상세 정보] 수상경력 : Canada's 1980 Auror(nee Casper) for Lifetime Achievement Grand Master Nebula(1996); Science Fiction & Fantasy Hall of Fame에 처음 들어선 작가가 됨. 결혼 두번 혹자들은 A.E.van Vogt가 죽음으로써 과학 소설의 황금시대는 이제 완전히 막을 내렸다고 말한다. A.E.van Vogt는 캐나다의 위니펙남부 농장의 네덜란드계 부모님에게서 태어났다. 독서를 아주 많이했고, 과학소설은 펄프 잡지 "Amazing Stories" 를 통해서 접했다. 이후 sf에 대한 관심을 잃었다. 1938년 A.E.van Vogt는 Astounding지에 실린 "Who Goes There"를 보고 sf 에 대한 초기의 열정을 되새겼다. 그의 첫 sf 소설은 "Vault of the Beast" 로 Campbell에게 퇴짜맞았고, 1939년 "Black Destoryer"가 채택되었다. 국방부에 일하면서 밤에는 Slan을 썼고 1940년말 Astounding에 발표했다. 말년에 그는 알츠하이머 병에 걸려서 고통받다 사망했다. 1980 Aurora award의 Lifetime Contributions를 수상하였고, 1995 Nebula Award의 Grand Master 부문에서 수상한 Van Vogt는 그야말로 원로작가이다. + 아이작 아시모프 | Issac Asimov (1920 ~ 1992) [상세 정보] 미국 공상과학소설가·생화학자 러시아 스몰렌스크 부근 출생 3세 때 가족과 함께 미국으로 이주하여 귀화하였다. 컬럼비아대학에서 화학을 전공한 뒤 보스턴대학에서 생화학자로서 핵산연구에 전념했다. 공상과학소설가로서의 활동도 활발했는데, 공상과학소설에 대한 그의 공헌은 크게 3가지로 나눌 수 있다. 첫째는 로봇을 주제로 한 단편집 《나는 로봇(1950)》으로 대표되며, 로봇을 주제로 한 유명한 <로봇공학의 3원칙>은 그가 제창한 것이다. 둘째는 3부작 《은하제국의 흥망(1951∼53)》을 중심으로 한 인류의 미래사를 그린 연대기식 공상과학소설이다. 셋째는 공상과학소설과 미스터리를 결합시켜 새로운 분야를 연 작품으로, 로봇형사가 활약하는 《강철도시(1953)》 《벌거벗은 태양(1957)》이다. 이 밖에 평행우주와 외계인을 테마로 한 《신들 자신(1972)》으로 《은하제국》에 이어 위고상을 받았다. 공상과학소설 이외에도 본격 미스터리 등을 썼고 다수의 계몽적인 과학해설서도 저술했다. 1977년 봄 《아이작 아시모프 SF매거진》을 창간하는 등 출판인으로도 활동하였다. 1992년 타계하기 직전까지 작가이자 정신병학자인 아내 쟈넷과 뉴욕에서 살았다. 홈페이지: http://www.clark.net/pub/edseiler/WWW/asimov_home_page.html 작품목록: http://www.clark.net/pub/edseiler/WWW/asimov_catalogue.html + 어슐러 K. 르귄 | Ursula Kroeber Le Guin (1929 ~ ) [상세 정보] 1929년 미국 캘리포니아 주 버클리에서 인류학자인 아버지와 작가인 어머니 사이에서 태어났다. 컬럼비아 대학원에서 중세불문학을 전공해 석사 학위를 받았으며, 역사학 교수인 찰스 르 귄과 결혼했다. 1962년 <파리의 4월>로 데뷔한 뒤, '헤인' 시리즈로 유명해졌다. 르 귄은 헤인 시리즈 가운데 하나인 <어둠의 왼손>으로 휴고 상과 네뷸러 상을 동시 수상해 작가로서의 위치를 굳건히 했으며, 1974년에 발표한 <빼앗긴 자들>로 또 한 차례 휴고 상과 네뷸러 상을 휩쓸었다. <어스시의 마법사> 등의 작품으로 판타지 장르에도 강한 면모를 보인다. SF 작가이면서도 노벨문학상 후보자로 거론될 만큼 문학성이 뛰어난 작품을 발표해 왔다. + 에드워드 E. 스미스 | Edward Elmer Smith (1890 ~ 1965) [상세 정보] 이 사람이 그 전설적인 설탕옷을 입힌 도넛을 만든 사람이다. Doc Smith는 George Washington 대학에서 Ph D를 받았고, 도넛 회사에서 화학기술자로 일했었고 이후 정말 다양한 직업을 가졌었다. 그의 책의 절반 'E.E.Smith, Ph D', 나머지 절반은 'E.E."Doc"Smith'를 필명으로 썼다. Doc은 1919년 Skylark of Space을 완성했고 수년뒤에 그 소설은 "Amazing Stories"에 연재되었다. 스페이스 오페라의 시대가 시작된 것이다. 그는 죽을때까지 Gray Lensman을 썼고, 그가 그 작품을 끝내면 자신이 죽을 것이라고 생각했기 때문에 결코 그 작품을 끝내지 않을 생각이였다. 그가 죽은 뒤에 남겨진 미완성 원고는 다른 만화가들이 완성했다. 에드워드 엘머 스미스는 1890년 5월 2일, 미국의 위스콘신 주에서 태어났다. 자라난 가정은 그다지 잘 살지는 못했지만, 형님과 누님의 원조로 아이다호 대학에 진학하여 여기서 공업 화학을 전공하였다. 졸업 후에는 워싱턴에서 공무원 생활을 하였다. SF를 쓰기 시작한 것은 1915년부터이다. 원래 SF잡지의 애독자여서 웰즈나 베르느나 버로우즈의 팬이었다고 하는 그는, 1915년에 어떤 아이디어를 소설로 쓰기로 작정하였다. 그것을 5년 만에 완성하여 출판사에 들고 갔으나, 가는 곳마다 거절당하여 결국 이 작품은 7년 동안 햇빛을 보지 못하게 되고 말았다. 8년 후에 어메이징 스토리즈의 편집장이 겨우 이것을 채용해 주었다. 이것이 명작으로 찬양 받는 <우주의 스카이라크>이다. 스페이스 오페라가 처음으로 우리들의 은하계를 넘어 다른 섬우주에까지 무대를 펼쳤다는 의미에서도 기념할 만한 작품이라고 일컬어진다. 당시의 SF 팬은 열광적으로 이것을 환영하였다. 그 후 <스카이라크 3>, <발로레인의 스카이라크>가 발표되어 스카이라크 시리즈로써 지금에 이르기까지 열렬한 팬을 가지고 있다. 제 1차 세계 대전 후에는 공무원 생활을 그만두고 도넛 회사에 취직하는 한편 창작 활동을 계속했다. 스미스는 1965년, <스카이라크 대 듀켄>을 완성한 뒤 이 세상을 떠났다. + 조지 터너 | George Reginald Turner (1916 ~ 1997) [상세 정보](영문 위키피디아) 조지 터너는 1996에 사망한 1970년대 SF로 전향하기 전까지 공신력 있는 상을 수상한 호주의 소설가였으며, 20세기가 저물어갈 무렵에는 위대한 SF작가 중 한명이 되었다. 그의 대표작들을 열거하자면, Beloved Son(1978), Drowning Towers(1987), Brain Child(1991), Genetic Soldier(1994) 등을 들수 있다. 그는 널리 읽혀졌고, 최고의 소설에게 수여되는 Arthur C. Clarke상을 수상하기도 했다. + 피어스 앤터니 | Piers Anthony Dillingham Jacob(1934-) [상세 정보](영문 위키피디아) 피어스 앤터니는 대중적인 작가이며, 세계에서 가장 다작을 한 작가 중의 한명이다. 그의 판타지 소설인 잔스 Xanth 시리즈는 뉴욕 타임즈의 베스트셀러 목록에 장기간에 걸쳐 올라가 있으며, 전세계에 수백만명의 애독자들에게 사랑받으며 읽혀지고 있다. 비록 피어스가 SF와 판타지에 의해 많이 알려지기는 했지만, 그는 게다가 역사소설, 호러 등의 다른 장르에서도 몇몇의 작품을 쓰기도 했다. 피어스는 중부 플로리다의 외딴 숲속 깊은 곳에서 그의 사랑하는 아내와 함께 은둔하며 살고 있다.

SF계의 각종 상(狀)에 대한 간략한 소개 [상세 정보] 휴고(Hugo) 상은 팬들의 매년 모임인 Worldcon에서 주는 상이며, 여기에 대한 비용은 Worldcon 회원비로부터 충당합니다. 이 상은 WorldCon 참가회원으로 등록하고 회비를 낸 팬들이 투표하여 수요하는 상이며, 비용은 WorldCon 회비/회의 준비비로 충당합니다 (모임에는 참석하지 못하지만 투표를 하고 싶은 팬들을 위해서 다소 저렴한 회원제도도 있습니다). 참고로 회의는 매년 다른 장소에서 개최하며, 일본 유럽 등에서도 개최합니다. Hugo 상의 이름은 미국의 첫 SF 전문 잡지를 창간한 Hugo Gernsbeck의 이름을 땄습니다. 네뷸러 상은 미국 SF 및 팬터지 작가 협회인 SFWA에서 매년 주는 상이며, 협회회원비로 충당합니다. 이 협회는 잡지에 단편을 출판하였거나, 출판사를 통해 장편소설을 출판한 프로 소설가들만이 가입할 수 있습니다. 이외에도 미국에서는 Paperback 형태로 출판된 장편소설에 주는 Philip K Dick Award(필라델피아 SF 협회가 부여) 단편소설에 부여하는 Theodore Sturgeon Award (Kansas University가 부여) 젠더(gender, 性) 문제를 가장 잘 다룬 SF 단편/장편 소설에 부여되는 James Tiptree Award (자선활동/기부금으로 상금/비용 충당) SF분야 뉴스 전문지인 Locus지가 부여하는 Locus Awards가 있습니다. 영국에는 Arthur C. Clarke Award가 있는데, 상금은 Arthur C. Clarke가 기부한 기금의 수익으로부터 충당되며, 캐나다에는 Aurora Award, 호주에는 Ditmar Award, 일본에는 Seiun Award 등이 있는 것으로 알고 있습니다. 확실히는 모르겠지만, 이 경우 모두 SF 팬 모임을 위한 준비금에서 비용을 충당하는 것으로 알고 있습니다. 출처：SF 동호회 멋진 신세계 (질답게시판의 양준석님의 덧글)

참고 - 서적, 웹사이트 - 세계 백과 대도전 - 네이버 사전 - 멋진 신세계(SF 동호회) - 알라딘 인터넷 서점 - 위키피디아 백과 사전(영문) - 위키피디아 백과 사전(한국) - 직지 프로젝트 - 코스모스(칼 세이건 著) - SF 개인 위키(한국) - GodSpeed (http://www.pyroshot.pe.kr/) - Fantastic Fiction (http://www.fantasticfiction.co.uk) - http://user.chollian.net/~kst1234/substance/tachion.htm

다음 SF 칼럼 [3] 가능성의 한계(3)：하이퍼스페이스(초공간)과 투명인간 ▷

+ 본 SF 칼럼은 40여회 분량으로 실을 예정입니다.
+ 짜투리 시간 쪼개서 작성하는 것이라서 주기적으로 올리지는 못할 겁니다. 되는 대로 쓰고 되는 대로 올리겠습니다.
+ 전문적인 SF 칼럼니스트 만큼의 깊이는 없겠지만, 나름대로 기획해서 성심성의껏 올려보겠습니다. 많은 격려바랍니다. ^^
※ 이 칼럼은 퍼다 나르지 않으셨으면 합니다.

| 엮인 글 |
2008/08/17 - [SF 칼럼] - SF 칼럼 [3]：가능성의 한계(3)-하이퍼스페이스(초공간)과 투명인간
2007/10/15 - [SF 칼럼] - SF 칼럼 [1]：가능성의 한계(1)-SF(에스에프)에서의 공상과학