[북툰] 공간이동 기술, 과연 불가능한 과학일까?

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1분과학·북툰·SOD

2021. 11. 26.

 

 

 

지금 우리 생활의 일부가 된 기술들이

150년 전만 해도 절대 불가능하다고 생각했던 것들이 많습니다.

 

19세기의 과학자 켈빈 경은

비행기처럼 공기보다 무거운 물체는 절대로 하늘을 날 수 없다고 단언했으며

X-선은 일종의 속임수, 라디오는 전혀 실용성이 없다고 깎아내렸습니다.

 

원자핵을 최초로 발견했던 러더포드 경조차

원자폭탄이 허튼소리라고 말했습니다.

 

블랙홀은 공상과학이며

지구의 나이가 수십억년이라는 가설은 거들떠보지도 않던 때였습니다.

 

당시에는 현대물리학이 발표되기 전이기에

이 모든 것이 불가능의 영역으로 취급받을 수밖에 없었을 것입니다.

 

그렇다면 현대 물리학의 발전과 과학에 대한 인식이 높아진 지금은

불가능하다라고 생각이나 가설들이

과연 얼마나 불가능한 수준일까요?

 

예를 들어

우리가 SF에서 접했던 이런 기술들은 얼마나 불가능할까요?

미사일을 막아내는 역장보호막

몸을 투명하게 만들어 적진에 침투하는 투명인간

행성을 날려버리는 에너지 빔

벽을 통과하는 물체

사람의 마음을 스캔하듯 읽어내는 텔레파시 능력

그 스캐너를 움직이는 염력

연구적인 에너지를 만들어내는 영구기관

언제나 로망인 지능과 감정을 지닌 로봇

그리고 제 채널에서 한 번씩 다루었던 공간이동 우주선 외계인 탐사 기술, 시간 여행

 

어떤 것들은 어쩌면 실현 가능해 보이기도 하지만

어떤 것들은 19세기 과학자들 편에 서서 허튼소리라고 외치고 싶을 정도로 불가능해 보입니다.

 

그러나 지금 불가능해 보이는 기술들이

수백년, 수천년, 혹은 수백만년이 지난 뒤에도 여전히 불가능한 일일까요?

 

뉴욕시립대학교의 이론물리학계 석학교수

미치오 카쿠는 자신의 책 <불가능은 없다>에서

불가능의 정도로 3가지 부류로 구분했습니다.

 

미치오 카쿠교수의 불가능 부분법의 핵심은 물리학 법칙 위배여부입니다.

물리학법칙에 위배되지만 않는다면

아무리 황당해 보이는 기술이라도 오랜 시간과 기술력이 따라줄 때 실현 가능성이 있다는 주장입니다.

 

그렇다면 적당히 황당해 보이는 기술 하나를 예를 들어서

불가능의 정도를 한번 살펴보겠습니다.

 

적당히 황당해 보이는 기술

으흠, 공간이동 정도면 적당할까요?

 

공간이동은 물체나 생명체를 소립자 단위로 분해해서

다른 장소에서 완벽하게 재결합하는 기술을 말합니다.

 

많은 과학기술들처럼 공간이동도 SF적인 상상에서 출발했습니다.

공간이동을 다룬 최초의 소설은 1877년에 발표된 <몸 없는 인간>입니다.

고양이를 공간이동 시키는데 성공한 한 과학자가

자신의 몸을 실험하다가 배터리 고장으로 머리만 전송된다는 끔찍한 내용입니다.

 

1958년의 영화 <플라이>에서는

몸은 따라왔지만 대신 파리로 변하고 마는 과학자가 나옵니다.

 

공간이동이 공포물 소재에서 미래과학 기술로 인식되기 시작한 시점은

스타트랙 이후였습니다.

비록 세트장 제작비를 아끼기 위해 고안해낸 아이디어였지만

스타트렉의 공간이동은 워프 드라이브와 함께 23세기 과학기술의 정수처럼 보이기에 충분했습니다.

 

23세기 과학기술의 정수, 아니면 황당한 기술

, 공간이동기술은 가능할까요? 불가능할까요?

 

놀랍게도 그 답은 가능하다입니다.

더욱 놀라운 점은 공간이동에 대한 연구가 이미 활발히 진행 중이라는 것입니다.

 

1993IBM의 과학자 찰스 베넷은

양자 얽힘을 통해 입자상태의 공간이동이 물리적으로 가능하다는 것을 입증했습니다.

양자 얽힘을 이 영상에서 자세히 다를 수는 없겠지만

간단히 설명하자면 이렇습니다.

 

입자에서 분리된 2개의 전자가 동일한 파동으로 진동하면

멀리 떨어져 있는 경우에도 동일한 파동 상태를 유지하게 된다.

이때 한쪽 전자에 무슨 일이 일어나면

그 정보는 즉각적으로 다른 전자에게 전달되는데

이것을 양자적 얽힘이라고 합니다.

 

양자 얽힘에 따른 정보 이동은

아무리 먼 거리에서도 완벽하게 이루어집니다.

그러면 양자 얽힘이 공간이동에 어떻게 적용되는지

간단히 예를 하나 들어보겠습니다.

 

여기 AB라는 2개의 전자가 있습니다.

우리의 목적은 A의 정보를 B에게 완전히 전송하는 것입니다.

그리고 B와 원래부터 양자적으로 얽혀있는 전자 C가 있다고 가정해봅니다.

 

이제 AC가 접촉해서 A의 정보가 C에게 전달되면

AC는 양자적으로 얽힌 관계가 됩니다.

그런데 CB는 처음부터 얽힌 관계였기 때문에

위의 과정을 거치면서 A의 정보는 자동으로 B에게 전달이 됩니다.

이로서 A와 비는 완전히 동일한 전자가 됩니다.

 

여기서 중요한 점은

AB로 직접 이동하지 않았다는 것입니다.

이동한 것은 그 안에 담겨있는 정보입니다.

 

하지만 이 과정에서 전자 A에 들어있는 정보가 파괴되었기 때문에

원본 A는 존재하지 않고 복사본인 B만 존재하게 됩니다.

결론적으로 AB로 공간 이동한 셈이 됩니다.

 

만약 같은 방식으로 사람을 공간이동 시킨다면

원본인 자신은 죽고, 복사본만 남게 되는 것이겠죠.

 

어쨌든 공간이동이 실제로 가능하다는 소식이 알려지자

이 분야에 치열한 경쟁이 벌어졌습니다.

 

1997년에 인스부르크 대학의 연구팀은

최초로 자외선 광자를 양자적으로 공간이동 시켰고

2004년 비엔나 대학의 물리학자들은

광섬유 케이블로 광자를 600미터나 떨어진 곳으로 이동시켰습니다.

같은 해 미국에서는 광자보다 한단계 더 발전한 베릴륨 원자와 칼슘원자를 전송하는데 성공했습니다.

 

이때까지만 해도, 입자 단위의 이동만 실현된 것이라서

공간이동의 실효성이 없다는 목소리가 있었습니다.

 

하지만 2006, 드디어 거시적인 물체의 공간이동이 현실 세계에서 구현되었습니다.

수조 곱하기 조 개의 세슘원자로 이루어진 기체를

45m 떨어져 있는 곳에서 원래의 것과 동일한 세슘원자 기체로 만들어낸 것입니다.

 

원자 단위 이동에 성공한 물리학자들은

머지않아 복잡한 분자를 공간이동 시킬 수 있을 것으로 기대합니다.

그렇다면 가까운 미래에는 DNA 분자나 바이러스도 공간이동이 가능하다는 얘기입니다.

 

 

이제 다시 스타트렉으로 돌아가 보겠습니다.

커크 선장을 공간이동 시키는 기술은 과연 언제쯤 실현될 수 있을까요?

 

미치오 카크 교수는 분자의 공간이동 기술이 확보된다 해도

일상적인 물체를 공간이동 시키려면 적어도 수백 년은 걸릴 것으로 내다봤습니다.

 

사람처럼 복잡한 생명체를 이동하는 기술은

그보다 훨씬 오랜 시간이 걸릴 것으로 예측했습니다.

 

결론적으로 물체의 공간이동은 1부류의 불가능,

사람의 공간이동은 2부류의 불가능으로 분류하는 것이 타당해 보입니다.

 

, 아무리 불가능해 보이는 상상이나 가설에도

장점은 있게 마련입니다.

그 장점을 찾아내 꾸준히 연구한다면

비록 목표를 이루지 못해도

의외의 결과를 이끌어내기도 하는 게 과학이 아닐까요?

시청해 주셔서 감사합니다.