물리학자처럼 영화 보기

시간과 우주의 비밀을 탐구하다

다카미즈 유이치 지음 | 위정훈 옮김

애플북스 2022년 08월 25일 출간 종이책 : 2022년 08월 12일 출간

작품소개

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.

목차

머리말

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

맺음말

출판사 서평

출간 의의 및 특징

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.

작가정보

저자(글) 다카미즈 유이치

저자 : 다카미즈 유이치
高水裕一
1980년 도쿄에서 태어나 와세다 대학교 이공학부 물리학과를 졸업하고 동 대학원에서 이학 박사 학위를 취득했다. 도쿄 대학교 이학계 연구과 빅뱅센터 특임 연구원, 교토 대학교 기초물리학연구소 PD학진특별연구원을 거쳐, 2013년부터 영국 케임브리지 대학교 응용·수학 이론물리학과 이론 우주론 센터에 소속되어 스티븐 호킹 박사에게 사사 받았다. 현재 쓰쿠바 대학교 계산과학연구센터 연구원으로 활동하고 있다. 우주론 전문가로서 최근에는 기계학습을 이용한 의학물리학 연구를 하고 있다. 지은 책으로는 《시간은 거꾸로 흐르는가》, 《우주인을 만나기 전에 읽는 책》 등이 있다.

역자 : 위정훈
고려대학교 서어서문학과를 졸업하고 도쿄 대학교 대학원 총합문화연구과 객원 연구원으로 유학했다. 인문, 정치사회, 문학 등 다양한 분야의 출판기획과 번역가로 활동하고 있다. 옮긴 책으로 《회사에 꼭 필요한 최소한의 수학》, 《빅데이터를 지배하는 통계의 힘-데이터 활용편》, 《왜 인간은 전쟁을 하는가》, 《통계가 빨라지는 수학력》 등 다수가 있다.

번역 위정훈