‘빛의 풍차’가 우주먼지를 만든다

2021. 1. 5. 02:19자유 게시판

 

 


.  빨간 약을 선택한 지존체의 운명은 ? 


  영화에서 빨간 약은 우리가 왜 우주먼지, 근본 물질 입자를 그렇게 찾으려는 지에 관한 의문에 관해서 매트릭스와 같은 이야기를 해준다.

 

- '세상은 모든게 프로그래밍 되어 있는고야' 라고 ...   //  ' 존재를 만드는 것은 비트다~! '  라고 어느 과학자는 일갈했다.

  우주에서 날아온 우주먼지를 오늘도 물리학자들은 부수고 충돌하고 합치고 나누면서 자세히 들여다 보고있다.

  보다 정밀한 미세 초극대 현미경을 들고서, 그리고 양자역학에서도 풀지 못한 만물의 수수께끼 그 퍼즐의 답을 구하고 있다.

 그 오묘한 만물 이론의 통일 방정식은 과연 해를 구할 것인가?

 

 

 

 

 

 

. 인터스텔라 (2014,Interstellar) , 5차원  자유의지

 

 

인터스텔라  (2014) Interstellar

 

 

  영화 <인터스텔라>를 보면, 차원과 시공을 넘어 설 수 있는 매개체는 우주 중력을 조종하여, 미래와 과거를 마음대로 활공할 수 있을, 중력 방정식에 관한 실용화 여부를 주제 매질로 다루는 최첨단 과학 영화다.

 

 인터스텔라 영화 속에선 5차원의 완충지대인 '블랙홀'이란, 시-공간장인 4차원이 서로 겹쳐져 만든 중첩 공간으로 묘사되어져 있다.

 

 블랙홀은 중력이 무한대로 커지기 때문에 시간이 아주 더디게 흘러간다. 영화에서 보이지 않게 주인공 일행을 돕는, 5차원적 베일에 싸인, 그들은 바로 우리들 자신이자 먼 미래의 신 인류다.

 

 인터스텔라의 '쿠퍼'가 블랙홀 속에 있는 모습은 미래 인류와 현 인류의 중간 차원에 존재했다고 보이며, 블랙홀은 일종의 차원과 차원 완충지대라고 볼 수도 있다.

 

 

. 쿠퍼 일행을 도운 먼 미래의 인류들 : https://midway.tistory.com/62

 

 

  영화 '인터스텔라'에서 같이 우주선을 타고 떠난 일행 중에 한 행성으로 보내 둔 과학자 하나가 자신만 살고자 하는 욕심에 거짓 데이터를 보내고, 이를 알지 못하는 주인공 일행은 비행선을 탈취당할 위험에 처한다. 가까스로 비행선은 지켜냈지만, 그 과정에서 비행선은 반파되어 버리고, 다시 지구로 돌아갈 연료가 부족해진다.

 결국 주인공은 주위 블랙홀을 이용해 우주선을 지구로 돌려보내고, 자신은 블랙홀 안으로 빨려 들어간다.

  이 블랙홀에서 쿠퍼는 알 수 없는 5차원 시공간에 안에 갇혀 버리고, 그 시공간은 이상 중력 현상이 일어나던 딸의 방이다. 주인공은 자신의 존재를 알리려 이리저리 움직여 보지만, 딸에게는 단지 이상한 중력 현상만 느낄 뿐이다. 

 

 

  이 영화에 나오는 블랙홀 장면을 통해서 우리가 연상할 수 있는 부분은 아직은 발견되지 않은 신비의 암흑물질이 또 다른 브레인 평행 다중 우주론 속의 11차원의 공간이란 가설도 성립될 수 있을 듯 싶다.

 암흑물질은 우리 가시계에는 보이지는 않지만, 다른 우주 속의 은하가 우리 은하에 미치는 중력이라고도 볼 수 있다.  실제로 관측에도 실증되었다. 영화 속에서 주인공 쿠퍼는 윔홀을 통해 '테서렉트(Tesseract)' 라는 5차원 공간으로 들어간다.


 그리고 쿠퍼는 테서렉트가 과거의 3차원 공간과는 분리되어 있지만 , 중력을 이용하면 메시지를 보낼 수 있다는 사실을 깨닫게 되고, 중력으로 시계를 움직여 3차원 공간에 있는 자신의 딸에게 메시지를 보낸다.

 이 인터스텔라 영화 속의 테서렉트는 일종의 브레인 평행 우주 인 것이다. 최근 과학계 소식에 의하면, 끈 이론의 정점으로 인식되고 있는 M 이론에서 차원이 다른 다중 우주를 왕래하는 즉 브레인 사이를 오갈 수 있는 존재가 딱 하나 있는데 , 그건 바로 중력이라는 가설이 그것이다. 

 즉 아주 가까운 거리에 있는 브레인 평행 우주는 우리 우주와 중력을 주고 받을 수 있다.(메세지를 보낼 수도 있다). 

 

  한참을 5차원 공간에서 우왕좌왕하던 주인공은 결국 정신을 차리고, NASA와, 인류 이주 계획을 위한 중력 방정식의 핵심 변수 관측 값을 이상 중력 현상을 이용해서 시계에 입력한다. 딸은 영특하게도 그 모스 신호를 알아 채면서 아버지가 자신에게 신호를 보내려는 의도를 알아 채게 된다. 쿠퍼는 인류를 구원할 중력 방정식을 푸는 방정식 해법을 모스 신호로 보내 결국 지구는 시공간적 위기에서 극복하여 영원히 살아나갈 방책을 찾게 된다.

 그리고 나서 다시 주인공은 다시 블랙홀에서 방출되고, 쿠퍼는 우주를 표류하던 중 우주 비행선을 발견해 회수한다. 그곳에서 그는 극적으로 자신보다 더 늙어버린 할머니가 되어버린 딸과 다시 재회한다.

 

  그 블랙홀에서 그들에게 도움을 준 미지의 존재는 5차원 상에서 먼 미래에서 날아온 미래의 인류라는 해석이 적절하다. 조금 먼 미래의 우리 자신들 ...

 

  그 먼 미래의 인류는 그들이 존재가 존재됨을 증명하기 위하여 5차원에 존재하고 있으면서, 4차원의 공간을 마음대로 조종하여 쿠퍼 일행을 도와서 우리 인류를 구원할 수 있었다. (그래야 미래의 그들이 존재할 수  있었기 때문이었겠지만... ) 

 

 그 전제 조건이 중력이기도 하지만 차원을 초월하는 것은 결국 중력을 초월하고 관통하는 '사랑'이란 영화의 메세지를 남긴다.

 

 일반적으로 3차원 상에서 시간에 놓인 우리들은 임의로 속도에 의해서 시간을 단축하거나 늘일 수는 있어도 다시 되돌아 갈 수는 없다. 이 의미는 시간에 종속된 우리 3차원에서의 한계를 의미한다. 시간을 역행하는 건 5차원 정도가 아니면 불가능하다. 시간을 거스를 수 있다는 역설은 원인과 결과가 서로 뒤엉킬 수도 있다 란 점에서다.

 

 

 

 

 결국 5차원 상에서 우리를 관조하는 미래의 인류는 현 인류에게 닥쳐온 지구의 위기를 근본적으로 타개할 수 있는 중력 방정식을 푸는 열쇠를 건네준다.

 

  여기서 우리가 주목해야 할 점은 미래는 바꿀 수 없이 결정화 되어 확정된 미래의 상으로 역사와 시간이 일방적으로 흘러 가는게 아니라, 지금 이 순간에 우리의 자유 의지에 따라서 얼마든지 변화가 가능한 양자역학적 개념에 따른 자유의지 분자에 따라 결정화 되는 것이기 때문에 앞으로의 미래 시간은 획일적으로 우리가 확정화 될 수는 없다 란 점이다.

 

 그러나 우리의 미래를 미리 볼 수 있고, 그 미래가 확정되어져 있다 라는 시공간의 함정에 빠지면 안된다. 

 

 시간이란 것은 확정적인 전체의 일부인 한 요소로써,  3차원 공간장 속에 일부가 배가 되었을 뿐, 시간의 흐름이 총체적으로 미래를 한 축으로 주도하며, 전체적으로 미래의 운명은 이미 결정화 되어 있다 ! 란 의미는 결코 아닌 것이다. 

 

 다시 말하면 차원이라는 틀 안에 시간이란 한가지 요소가 단지 배가되었을 뿐이다. 미래에 일어날 제 현상은 무작위하게 이루워 질 수 있다는 견해는 결국 인간의 자유 의지에 관한 문제이며, 우리의 생각이 어떻게 결정되는가에 따른 양자 역학으로 비유되는 미래의 시간은 확정될 수 없는 변화의 양립을 성립시킨다. 

 

 

 

. 4차원 공간에서 실제로 볼 수 있는 것

  

 또한 차원은 좌표의 축이기도 하지만 틀이라고 봐도 무난하다. 즉 거리에 시간을 나누어 속도라는 새로운 차원의 창출이 가능하다. 마찬가지로 속도나 가속도 또는 힘이나 일 같은 에너지 운동 등등, 다양한 물리적 양질의 고차원적 설명도 2차원 상에서 그 설명과 분석이 가능해진다.

  

 

 차원은 대상을 분석하는 틀이며, N 차원이라는 것은 분석하는 틀이 N차원만큼 N개가 더 많아 진다는 의미다. 연구하는 대상를 관조하면서, N개의 분석 도구를 갖춘다는 걸 의미하며, 다차원에서 다양한 도구로 다차원적으로 분석하는 게 바로 다차원이라 봐도 무난할 듯 싶다.

 

 

 

 

5차원에 들어선 인터스텔라 장면

 

 . 우주의 모습에 관한 몽상과 통일장 이론

 

 필자가 무슨 물리학 이론이나 수학을 근거로 말하려는 게 아니다. 다만 통일장 이론에 관하여 추론이 맞는 것인지 엉터리 추론인지는 솔직히 잘 모르겠다.

 

 또 그것을 나중에 체계적인 이론으로 모든 것을 단순 미려하게 하나의 통일장 방정식으로 표현할 지력은 본인에겐 능력 바깥이다. 하지만 강조하고 싶은 것은 태초의 빛과 물질 생성에 대한 의문과 우주의 구조에 관한 나름의 느낌, 즉 직감이다.

 

 전 세계 모든 과학자가 제대로 설명하지 못하는 우주의 태초의 모습에 관해서 잠시 썰을 풀어 볼까 한다.

 

 우리가 지금까지 탐구하였던 거시 우주에 관한 아인슈타인의 상대성 이론과 그와 다르게 미시 세계에서 적용되는 양자역학의 혼돈되고 카오스 적인 가변의 세계.

 

 이 두 세계가 마치 결코 합치 되지 못할 양립된 어떤 경계점이 있는 모순처럼 여겨졌다. 하지만 여기서 간과된 사항이 하나 있다. 바로 빅뱅이다.

 

 빅뱅에서 이 모든 우주가 시작되었다고 현대 과학은 설명하고 있다. 하지만 추론해 보면, 어쩌면 빅뱅은 하나의 연결고리일 뿐인지도 모르겠다. 우주의 태초, 빅뱅 이전의 영원함과 정점 인 빅뱅~ !!!

 

 그리고 영원한 우주 ... 확장된 아니 지금 이 순간에도 계속 확장되어 가고 있는 상태, 매 순간은 서로 유기적으로 연결된 거대한 4차원의 시공간이며, 하나로 연속된 거대한 홀로그램이다. 그 사이를 영원히 서로 연결해 주는 중심축이 바로 빅뱅이다.

 

 왜 이런 추론이 가능하느냐 하면, 이 광활한 무한대의 우주를 만든 것은 빅뱅이란 (그것이 하나의 끈이든지 점이든지 ) 아주 너무나 작은 물질 하나에서 압축된 그 무엇에서 이 모든 세상이 대 폭발로 시작되었다고 설명을 들어 왔다.

 

 그러나 가장 작게 축압된 것 속에 모든 것이 함유되어 있으며, 축압되어 있다는 이야기는 가장 무한대로 확장되는 개념과 상응되어야 그 개념이 제대로 이해될 수 있다.

 

 그렇지 않으면 우주의 상태는 빅뱅 그 시점에서 정지되는 것이며, 이것이 바로 우주의 대 파멸을 뜻한다. 그러나 우주의 대파멸은 부재하다. 영원히 서로 가장 작은 것으로부터 가장 광활한 것은 서로 연결되어 커지면서 가장 미세한 세계 속으로 빨려 들어가 순환되는 신비한 풍선막과도 같은 것이다.

 

 

 - 중력에서 가장 이상한 현상은 블랙홀인데, 만일 블랙홀 사건의 지평선을 넘는 위험한 여행에서 우리가 살아 남는다면, 그래서 밖을 쳐다 봤을 때  우주의 미래 전체가 눈 앞에 펼쳐 지겠지. 

  왜냐하면 블랙홀의 엄청난 중력에 시공이 뒤틀리면서 시간이 최대한 뻗어 나갈 테니까 ... 

  블랙홀 안은 어떤 곳일까? 아무도 모르지.  그러나 그 블랙홀 터널 건너편에 완전한 미지의 영역 너머로 새로운 물리법칙이 작용하는 또 다른 세계가  또 다른 빅뱅으로 터져 새로운 지평선이 펼쳐지는 새 우주가 있을지도 잘 모르겠어. 

  우주의 어느 거성의 붕괴로 블랙홀이 만들어 질 때,  그 중심의 엄청난 밀도와 압력은 우리 우주를 탄생시킨  빅뱅과 태동 조건이 유사할 정도의 초고온과 초고압이었다고 해. 

  그리고 그 안에서 새로운 빅뱅이 발생하고, 또 다른 우주의 다른 시공간이  그 블랙홀 지평선 안에서 시공간을 영원히 확장시키며 존재할 수도 있겠지.  거기는 상대성 이론도 피할 수 있고, 별개의 중력에  따른 시공간의 왜곡이 존재할테니 말야 ...  하지만 잘 모르겠어.

  아인슈타인 아저씨 썰에 의하면, 시공이 휘어지면 우리를 어디든지 어느 속도로든지 데려 갈 수는 있다고 해. 그런 면에서 블랙홀은 우주의 터널일 가능성이 높다 란 것이지.

 

 블랙홀은 지금 우리의 현실 이 우주를 잡아 먹으려고 부러 돌아 다니지는 않지. 하지만 어느 접근 한계치를 넘어서면 여지없이 잡아 당겨 삼켜 버리는거지. 그 알차고 당찬 빅뱅의 그 한 알갱이에서처럼 ...... 절대 벗어날 수 없거덩~ 마찬가지로 우리가 우리 자유의지로 다가서지 않는 한, 새로운 차원의 터널이 먼저 오는 것은 아닐테지.

 

 마치 매트리스 4 영화 시나리오에서 연상되어져 나오는, 저 러시아 인형 '마트료시카' 껍질 막 안처럼 ... 언제든 우리는 자유의지로 다른 우주로 들어 설 수 있어.  그곳은 우리 우주와는 전혀 다른 또 다른 차원의 새 빅뱅으로 창제된 우주이겠지만서도... 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

우주의 구조

 

 

 그것이 시작점이 있는 것이 아니라 영원의 연속적인 고리이며 순환적인  연결의 상징이다빅뱅 사건 이후와 이전은 미시 세계의 영원한 깊이와 거시 세계의 심연한 넓이와 서로 뫼비우스의 띠처럼 연결된 하나의 유동성이 있는 거대한 막의 연속적인 고리다.

 

 그러므로 양자역학과 상대성 이론은 서로 합치될 수 없는 대치 양립 개념이 아니라 빅뱅 사건을 고리로 서로 긴밀히 연결된 상태로 존재한다. 가장 작은 세계은 무한을 포괄하고 있으며, 우리가 상상을 초월하는 거시 세계도 무한대로 확장해 나갈 수가 있다.

 

 태초를 열었다는 빅뱅 사건 이전에 지금 우주의 최대 확장된 블랙홀의 강도가 빅뱅의 터널을 지나면서 또 다른 현실 세계와 연결되어 순환과 반복을 하고 있는 것이 바로 우주의 현재 모습이다. 

 

 빅뱅 이후에 매 순간 순간마다의 현실이 중첩되어 축적된 채, 우린 가장 확장된 지금의 우주막에서 과거의 우주와 중첩된 채 시간의 경과함에 따라 계속 우주는 확장된 상태에 있는 것처럼, 서로 중첩되어 연결되어 있으며, 이 서로 순환적인 우주의 연결고리 형상 외에 모든 구성 물질을 둘러싸는 거대한 우주의 순환을 이루게 만드는 힘의 원천은 바로 중력과 암흑 에너지다.

 

 

 

 

빅뱅은 태초가 아니라 영원을 연결하는 상징 부호일 뿐이다.

 

 

 

  

 빅뱅 - 우주의 미스터리

 

힉스 입자를 발견하고 질량이 생성된 과정을 밟히려고 
스위스의 거대한 LHC 입자 가속기에서 입자 충돌 실험을 
통해서 만물이 생성된 비밀을 풀려고 계속 실험하고 있다.

 

 

 

 

( 20세기초, 전기와 자기가 발견된 이후, 결국 전화기 핸드폰 같은 새로운 현대 문명 이기들이 탄생됐다.

21세기초 과학자들은 힉스 입자를 발견하고 입증하려고 애를 쓰다가 최근에 그 실체를 입증했다. 빅뱅 직후 소립자들에 물질의 기본인 질량을 부여해 주는 역할을 수행한 힉스 입자가 입증된 이후, 다가오는 22세기에는 신기원을 이룩해 줄 상상도 하지못할 현대 문명 발명품들이 대거 탄생될 것이다. )

 

 

 

 

 마지막으로 덧붙일 것은 우리 인류는 분명히 기계적 인간으로 변이될 공산이 크다는 점을 강조하고 싶다.

 

  그것은 바로 바이러스 미생물을 우리 인류의 개체적 능력과 물질 과학문명은 결코 극복하지 못하기 때문이다. 우주에 나가도 마찬가지로 인간은 질병으로 너무 쉽게 죽는다. 수명도 너무나 짧다.

 

  결국 기계화된 호모 사피엔스 라는 신 인종으로(기계와 결부된 인간의 뇌력과 지성을 지닌 신 인류) 잠시 죽거나 데미지를 입어도 다시 복구될 수 있는 질긴 생명 복원력을 갖춘 연후, 먼 우주로 날아가, 온갖 장애를 끝내 극복한 뒤에 위대한 우주문명 개척을 통하여 영원으로 나아갈 것이다.

 

 결국 인간이 우주 공간장에 도사리고 있는 온갖 엄청난 중력과 기나긴 우주 활공 시간 그리고 무시무시한 우주 바이러스 균저와 뜨거운 열과 냉혹한 추위에 어느 정도 버틸 만한 체력을 갖춘 로봇화가 절반은 되어 있어야, 생존이 보장되며, 그 팩트를 도외시하고는 우주 여행과 우주 이주는 단지 공상 속에 꿈같은 이야기일 뿐이라는 점을 강조하고 싶다.

 

 

 

 

 

 

 

  즉슨, 인간과 기계의 완전한 개체 결합~!,  그 기술이 향후 21세기에 인류가 도전해야 할, 인류 생존에 관한 최후의 도박인 셈이다.

 

 

 

 

 

 

 ▲ 1969년 호주에서 발견된 운석에서 나온 우주먼지는 지구에서 가장 오래된 고체 물질로 확인됐다. 시카고대 제공



 미국 시카고대 연구진은 1969년 호주 멜버른에서 발견된 운석에서 태양계가 만들어지기 전인 50억~70억 년 전 우주먼지를 처음 확인했다. 

 연구진은 이 우주먼지를 지구에서 발견된 고체 물질 가운데 가장 오래된 것으로 학계에 보고했다. 

 

 




 .   ‘빛의 풍차’가 우주먼지를 만든다


 국내 연구진이 초신성 등 천체에서 나온 강력한 빛이 우주에 떠다니는 입자를 풍차처럼 회전시키고, 그 회전력이 입자를 쪼개며 매우 고운 먼지를 만든다는 사실을 알아냈다. 

 한국천문연구원 이론천문연구센터 티엠 황·안상현 선임연구원과 이혜승 연구원 연구진은 8일 블랙홀 강착원반과 크고 밝은 별, 초신성 같은 천체가 내는 빛이 우주먼지를 형성하는 새로운 생성 과정을 알아냈다고 밝혔다.


 

 ▲ 지름 수십nm의 고운 우주먼지의 존재는 천문학의 미스터리 중 하나였다. 국내 연구팀이 강한 빛이 우주먼지를 회전시켜 더 고운 먼지로 만드는 과정을 밝혔다. 사진제공 한국천문연구원



 우주먼지는 별이 수명을 다 해 죽으면서 생겨난 잔해 가운데 하나다.  우주먼지가 뭉쳐지면, 새로운 별이 탄생하기 위한 재료가 되기도 한다. 

 이산화탄소, 물, 유기분자 등 생명을 구성하는 물질도 우주먼지 표면에서 형성된다. 

 우주먼지를 죽어가는 별에서 나온 ‘별의 시신’이면서 다시 새로운 별의 탄생을 유도하는 ‘별의 요람’으로 부르는 이유다. 

 우주먼지 가운데에는 입자 지름이 지구의 초미세먼지(PM2.5)보다 약 100분의 1 수준으로 작은 고운 먼지가 있다. 

 지름 수십nm(나노미터. 1nm는 10억 분의 1m) 크기인데, 그 동안 이렇게 작은 우주먼지가 생겨난 과정은 밝혀지지 않았다. 

 연구진은 미세한 우주먼지가 초신성과 무겁고 밝은 별, 블랙홀 강착원반 등 강한 빛을 내는 천체 주변에 많다는 사실에 주목했다. 

 연구팀은 급격히 크고 밝아지는 천체인 ‘초신성’ 가운데 ‘Ia 형 초신성’의 초기 단계를 관측했다. 

 Ia형 초신성은 태양보다 약 1.4배 무거운 별이 핵융합을 마쳐 형성된 ‘백색왜성’이 폭발하면서 형성되는 초신성이다. 

 관측 결과 초신성 근처에 놓인 우주먼지가 별빛의 압력을 받아, 마치 바람을 받은 풍차가 회전하듯 초당 10억 바퀴까지 빠르게 회전한다는 사실을 발견했다. 

 빛 알갱이(광자)가 뻗어 나가며 마치 바람처럼 압력을 가해 입자 덩어리를 회전시킨 것이다. 

 강한 회전은 원심력을 형성했고, 먼지가 견딜 수 있는 힘보다 더 큰 원심력이 작용하게 되면 먼지가 쪼개지게 된다. 

 풍차에 물풍선을 달고 회전시키면 물 풍선이 바깥쪽으로 길게 늘어나다 어느 순간 터지는 것과 같다.


 

 

 

 ▲ 강한 광원에서 나오는 빛에 의해 주변 먼지들의 회전 속도가 증가하고, 초당 10억 바퀴에 이르는 빠른 회전 속도까지 늘어나 결국 먼지를 쪼갠다. 사진제공 한국천문연구원 



 본 연구팀은 이 현상은 여러 크기와 종류의 천체에서 두루 일어난다는 사실도 밝혔다. 

 초신성 주변에서는 주변 수 광년 범위에서 일어났고, 밝고 무거운 별이 1000개 이상 모여 있는 거대한 ‘별 탄생 영역’에서는 수십 광년 범위에서 일어났다.

 이번 연구를 이끈 티엠 황 선임연구원은 “1952년 노벨물리학상을 수상한 에드워드 퍼셀은 1979년 논문에서 ‘우주 먼지는 원심력에 의해 쪼개질 수 없다’고 주장했지만, 먼지가 강한 광원 근처에 위치한다면 작게 쪼개질 수 있다는 사실을 새롭게 밝혔다”며 “오랫동안 풀리지 않던 우주의 많은 퍼즐을 풀 수 있을 것”이라고 말했다. 

 이번 연구는 다양한 우주의 비밀을 풀 때 활용될 전망이다. 

 안 선임연구원과 이 연구원은 “작은 먼지는 짧은 파장의 빛을 더 잘 흡수하고 산란한다”며 “작은 먼지의 양과 내부 분포는 초신성이나 최초 은하의 밝기에 영향을 준다. 

 이번 연구로 초신성을 이용해 우주의 크기와 나이를 측정하거나, 우주 최초의 은하를 연구할 수도 있을 것”이라고 말했다. 

 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 천문학’2019년 5월6일자에 소개됐었다.






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