워프 드라이브란 이런 것이라고 합니다.

안녕하세요?

한극 스켑틱 2017년 vol9에 싣려 있는 기사인 [초광속 비행은 가능한가?]라는 기사를 읽어보니, 우리가 SF 영화나 소설, 만화등에서 심심하면.... 정확히는 스페이스 오페라 라고 해야 할까요? 아무튼 우주를 배경으로 하면 항상 언급이 되는 워프 드라이브에 대해서 자세하게 설명이 되어 있어서, 그 내용을 포스팅 하고자 합니다.

우선 질량이 있는 물체는 빛의 속도를 넘을 수 없다는 것이 특수 상대성 이론의 명제라고 기사에서는 언급하고 있습니다. 더군다나 빛의 속도로 우주를 여행하는 것 마져도 너무 느리다고 언급을 하고 있습니다. 그래서 인류가 진짜로 우주를 여행하기 위해서는 빛의 속도보다 더 빠른 속도로 행성과 행성사이를 이동해야 할 필요성이 있다고 합니다.

앞서서 특수 상대성 이론에서 물체는 빛의 속도 이상은 낼 수 없다고 했습니다. 하지만 광속 이상의 속도로 우주를 여행하기 위한 이론적 기반이 바로 아인슈타인의 일반 상대성 이론이라고 합니다. 일반 상대성 이론에 따르면 중력은 두 물체 사이에 서로 잡아당기는 힘-인력이 작용해서가 아니라 시공간의 휘어짐이라고 설명을 합니다.

이해가 어렵기는 하지만, 이게 왜 워프 드라이브의 이론적인 기초가 되느냐 하면, 아래의 그림에서 보시는 것처럼 중력을 이용해서 공간의 휘어짐을 이용하면 초광속으로 우주를 여행하는 방법이 가능하다고 합니다.

정리하자면 상대성 이론에서 물체는 빛의 속도에 도달하거나 그 이상의 속도는 낼 수 없다고 합니다. 하지만 공간이 휘어지는 속도는 제한이 없기 때문에 무한히 빠른 속도로 공간을 수축하거나 팽창할 수 있다고 합니다. 위 그림에서는 우주선의 앞쪽 공간은 중력을 증가 시켜서 수축시키고, 우주선 뒤의 공간은 중력을 감소시켜서 공간을 팽창 시킨다고 합니다. 그러면 우주선은 앞으로 가고자 하는 공간이 수축되어서 이동해야 하는 거리가 줄어들고, 결과적으로 빛 보다 빠른 속도로 우주여행을 할 수 있다고 합니다.

잘 이해가 안 가시리라 생각을 해서, 위 그림처럼 자동차가 이동하는 거리에 비유를 했습니다. 우선 자동차가 그냥 1000킬로미터 밖의 목표지점으로 가고자 하면, 시속 40km/h로 달릴 경우 25시간이 걸리게 됩니다. 하지만 중력을 이용해서 1000킬로미터의 거리를 수축-그림처럼 접었다고 해야 할까요? 접어서 1킬로미터의 거리로 줄이면, 목표지점까지 같은 시속 40km의 속도로 움직여서 25분만에 목표지점에 도달할 수 있습니다.

이런 워프 드라이브는 처음에는 <스타트랙>시리즈의 작가들이 상상력을 동원해서 만들어낸 설정일 뿐이었습니다. 하지만 실제 이론적으로 가능한가 여부는 멕시코의 물리학자 미구엘 알큐비에르(Miguel Alcubierre)가 밝혀냈다고 합니다. 

알큐비에르는 실제로 첫번째 그림과 같이 우주선의 앞쪽 공간을 수축시키면서 뒷쪽 공간을 팽창 시킴으로서, 우주선에 타고 있는 사람들이 아무런 가속을 못 느끼는 와중에 이동하게 된다고 주장을 했습니다. 그리고 이렇게 앞쪽이 수축하고 뒤쪽이 팽창해서 균형이 맞추어진 공간을 '워프거품(Warp Bubble)'이라고 부르며, 워프 드라이브의 구체적인 방법을 알큐비에르가 제시 했다고 해서 '알큐비에르 드라이브'라고도 불린다고 합니다.