인터스텔라로 알아보는 5차원의 테서렉트

인터스텔라에서 쿠퍼는 이상하게 생긴 큐브 안에 들어간 다음 딸에게 메시지를 전달합니다. 이상한 큐브 즉 5차원의 공간 테서렉트에 대해서 설명하겠습니다. 인터스텔라에서 미래 인류는 5차원을 이해할 정도로 진화했습니다. 하지만 지금의 인류는 멸망 직전이고, 미래 인류는 현재 인류를 구할 중력 방정식을 알려주기 위해 태서렉트를 제작했습니다.

 

쿠퍼는 블랙홀을 통해 테서렉트에 들어갔고 이곳에서 시간과 공간을 초월해 딸의 방 곳곳을 모두 지켜보게 됩니다. 어떻게 우주 한가운데서 딸의 방을 볼 수 있었을까요?

 

이걸 먼저 설명하려면 차원을 알아야 합니다. 점은 0차원, 선은 1차원, 면은 2차원, 입체는 3차원입니다. 2차원에서는 1차원의 모든 방향을 볼 수 있지만, 2차원의 모든 방향은 볼 수 없습니다. 3차원에서는 1차원의 모든 방향 그리고 2차원의 모든 방향을 한눈에 볼 수 있지만 3차원의 모든 방향을 한눈에 볼 수는 없죠. 2차원의 슈퍼 마리오 브라더스 세상이 있다면 3차원에 사는 플레이어들은 2차원의 슈퍼 마리오 맵을 한눈에 볼 수 있습니다. 다 펼쳐 봐야 2차원의 면일뿐이니까요. 하지만 3차원 세상에 사는 우리는 3차원을 한눈에 파악하지 못합니다.

 

출처 : 구글검색

 

또한, 우리는 주사위의 숫자를 한꺼번에 다 보지 못합니다. 아무리 많이 봐도 최대 세 개의 숫자까지 만 볼 수 있습니다. 나머지를 보고 싶으면 주사위를 돌려 봐야 합니다. 하지만 3차원의 주사위를 2차원으로 바꿔 버리면 어떨까요? 즉 정육면체 주사위를 면으로 만들어 버리면 우리는 이 주사위의 숫자를 한꺼번에 볼 수 있게 됩니다.

 

1차원을 한눈에 보려면 2차원으로 가야 하고, 2차원을 한눈에 보려면 3차원으로 가야 합니다. 차원 이론에 따르면 우리가 사는 현실은 3차원의 공간에다가 1차원의 시간이 더해진 4차원의 시공간입니다. 그렇다면은 우리가 사는 4차원의 시공간을 모든 방향에서 한눈에 보려면 최소 5차원 세계에서 봐야 합니다. 바로 이 5차원의 공간이 쿠퍼가 들어간 테서렉트입니다. 미래 인류가 만든 테서렉트에 들어간 쿠퍼는 4차원의 시공간 세계를 모든 방향에서 볼 수 있게 된 거죠.

 

차원이 생성되는 과정을 보시면 0차원을 무한히 연속하면 1차원이 되고, 1차원을 무한히 연속하면 2차원, 2차원을 무한히 연속하면 3차원이 됩니다. 낮은 차원을 연속하면 한 단계 높은 차원이 되는 것입니다. 그러면 3차원을 연속하면 4차원이 되고, 4차원을 연속하면 5차원이 되겠죠. 테서렉트의 모양은 4차원의 초 입방체로, 쿠퍼가 들어간 테서렉트가 5차원의 공간하고 비슷하게 생겼다는 걸 알 수 있습니다. 크리스토퍼 놀란 감독이 테서렉트를 이렇게 만든 건 전부 다 과학적인 이유가 있는 것입니다.

 

출처 : 위키백과

 

쿠퍼는 어떻게 방정식을 알고 있었을까요? 이걸 또 어떻게 해석해서 딸에게 보냈을까요? 쿠퍼는 물리학자가 아닌 그저 비행사였을 뿐인데 말이죠. 함께 5차원 공간으로 들어간 타스 덕분에 블랙홀의 양자 데이터도 분석하고, 이 양자 데이터를 모스 부호로 옮길 수 있었습니다.

 

메시지는 100억 광년 떨어진 우주 한가운데에서 어떻게 전송한 것일까요? 우주에는 기본적으로 네 가지 힘이 존재합니다. 전기력(전기)과 자기력(자석)을 일컫는 전자기력, 원자핵 내에서 발생하는 강력(강한 핵력)과 약력(약한 핵력) 그리고 우리가 아는 중력. 그런데 이 네 가지 힘 중에서 유일하게 차원을 넘어서 영향력을 발휘하는 힘이 중력입니다.

 

초끈 이론에 의하면 우주의 모든 물질은 단 하나의 끈으로 이루어져 있고, 우주는 총 11차원으로 이루어져 있으며 우주는 고차원을 떠도는 막 같은 것이고, 다른 세 가지 힘들과는 달리 오직 중력만이 이 막을 넘나들 수 있다고 주장합니다. 초끈 이론은 네 가지 힘 중에서 중력이 가장 약한 이유로 중력 대부분이 우리가 알지 못하는 고차원으로 빠져나가기 때문이라고 주장합니다.

 

이 초끈 이론에 따라 쿠퍼는 5차원의 테서렉트에 들어가서 4차원의 시공간에 있었던 머피에게 시공간을 초월하는 힘 중력을 이용해서 메시지를 전달한 겁니다. 현재 초끈 이론은 완벽하게 증명도 되지 않은 수학적으로만 가능한 이론입니다.

 

그런데 테서렉트는 어째서 블랙홀에 들어있었을까요? 다음 글에서 알려드리겠습니다.

 

 

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