SF작품에 자주 등장하는 웜홀이란 무엇일까?

SF작품에 자주 등장하는 웜홀이란 무엇일까?

웜홀이라는 말이 흔히 SF작품에 등장하지만 '우주의 한 점에서 다른 한 점으로 워프(warp) 할 수 있는 샛길'이라는 것 이상으로 구체적으로 어떤 것인지 설명하기는 어렵다. 이런 웜홀에 대해 YouTube에 공개되어 있는 설명과 내용이다. 

만약 웜홀이라는 것이 눈앞에 나타났다면 그것은 블랙홀과 비슷한 것이라고 추측한다. 

도대체 웜홀은 실재하는 걸까? 아니면 물리학자의 머릿속에만 존재하는 환상 같은 존재일까? 
오랫동안 사람들은 우주공간을 평평한 무대 같은 것으로 생각했다. 무대 위에는 태양이나 지구, 다른 별들이 배치되어 있고…. 
항성이나 행성이 제거된다고 해도 거기에는 무대로서의 우주가 남는 것이라고 생각한 것이다. 

그런데 아인슈타인의 일반상대성이론이 등장하면서 기존의 우주관은 뒤집혔다. 
아인슈타인에 따르면 우주는 공간과 시간으로 구성되어 있으며, 무대 위에 놓인 천체 등에 의해 우주공간은 늘어나거나 뒤틀려 있다고 한다. 

기존의 우주가 단단한 판의 무대라면 상대성이론에 의한 우주는 워터베드처럼 부드러운 것이다. 상대성이론에서 우주는 탄력 있는 무대인 반면 구멍이 뚫리거나 찢어질 수도 있는데, 그렇기 때문에 웜홀이 존재할 가능성이 있다는 것이다. 

우주의 서로 먼 곳을 잇는 웜홀이 있으면, 평범하게 우주 공간을 이동해 나가는 빛보다도……
웜홀을 통해 이동한 물체 쪽이 더 빨리 우주를 여행하는 것이 가능할 수도 있다. 

하지만 웜홀은 실제로 발견된 것이 아니라 어디까지나 연구자가 적은 이론적 종이 위에만 존재한다. 이론적으로 웜홀의 존재가 있을 수 있다고 여겨지는 것으로 웜홀이 실제로 존재하고 있는 것은 아니다. 

이론적으로는 복수의 웜홀이 존재하고 있을 가능성이 있다는 것이다. 
최초로 이론화된 웜홀은 아인슈타인-로젠다리로 불리는 것이다. 

아인슈타인-로젠다리는 모든 블랙홀을 평행 우주의 입구로 간주한다. 
극도로 압축된 천체에 의해 우주의 시공이 뒤틀리고. . . . . . 
그 왜곡이 극단적이게 되면 블랙홀이 된다. 

블랙홀은 빛을 포함한 모든 것을 삼키며 무엇 하나 특이점에서 나올 수 없다고 한다. 
그런데 특이점은 사실 존재하지 않고 블랙홀이 가진 '사건의 지평선'은 다른 우주로 연결되어 있을 가능성이 있다. 블랙홀의 반대편 우주는 이쪽 우주와는 시간이 거꾸로 흐르고 있는 거울상의 우주이며…

이쪽의 우주에서 흡입된 것이 방출되고 있을지도 모르는 것이다. 
반대편 우주에 뚫린 구멍을 화이트홀이라고 부르지만 실제로는 아인슈타인-로젠다리를 통과할 수 없다는 것이다. 

블랙홀에서 화이트홀로 빠져나가기 위해서는 무한한 시간이 걸리기 때문에…
블랙홀에 빨려 들어간 우주인은 화이트홀에 빠질 때까지는 죽어버린다. 

우주 공간을 순식간에 워프하듯 이동하기 위해서는 아인슈타인-로젠다리와는 다른 웜홀이 필요하다. 

고전적 끈 이론이 올바르게 우주를 기술하고 있다면…. 
이미 이 우주에는 무수한 웜홀이 쳐져 있을지도 모른다는 것이다. 

빅뱅 직후 아주 적은 공간에 존재했던 양자 흔들림이 물체 통과가 가능한 웜홀을 만들었을 수 있다. 
만약 양자 흔들림에 의한 웜홀이 형성되어 있다면 우주끈이라고 하는 끈이 웜홀을 관통하고 있어 빠르게 수광년 거리로 연장된 웜홀의 끝과 끝을 연결하고 있다고 한다. 

어쩌면 인류가 상상하는 것 이상으로 웜홀은 가까이 존재하고 있을 수도 있다. 
연구자들 중에는, 「은하의 중심에 있는 초대질량 블랙홀은, 웜홀일 가능성이 있다」라고 생각하는 사람도 있지만…. 
지구에서 은하계 중심까지 2만 6000광년의 거리가 있기 때문에 실제로 보고 확인할 수는 없다. 

하지만 웜홀을 인간이 가까이서 관찰하는 방법이 있다. 
그것은 인공 웜홀을 만들어 내는 방법이다. 

웜홀은 거실과 욕실, 혹은 지구와 목성이라고 하는 우주간의 2점을 연결하고 있고…. 
양방향 이동을 방해하는 현상의 지평선이 있어서는 안 된다. 

더불어 빠져나가는 인간이 죽지 않도록 웜홀에는 충분한 크기가 필요한다. 
웜홀에는 중력에 의해 닫히려는 힘이 작용하고 있기 때문에…. 

내버려 두면 통로가 현상의 지평선이 되어 블랙홀이 되어 있다. 
그렇게 되지 않기 위해 웜홀의 통로는 무엇인가에 의해 지탱되어 있지 않으면 안 된다. 

고전적 끈 이론의 웜홀에서, 웜홀을 지지하는 것은 우주 끈이지만…. 
인공 웜홀에서 통로의 공간을 지탱하는 것은 이질적 물질이라고 하는 기존에 알려진 물질과도 반물질과도 전혀 다른 성질을 가진 물질이다. 

이질적인 물질은 음의 질량을 가지고 있으며…. 
중력에 의해 서로 끌리는 기존 물질과 반발한다는 것이다. 
이 반발하는 성질이 반중력을 낳아 웜홀을 닫으려는 중력에 저항하는 것이다. 

이질적 물질 후보로 주목받고 있는 것이 진공 우주이다. 진공의 양자 흔들림은 끊임없이 소립자와 반립자의 쌍을 생성하고 있으며…. 
소립자와 반립자의 쌍은 생성 직후에 소멸되었다. 

이런 상태의 진공 우주를 조작해 음의 질량과 동등한 효과를 낳는 방법이 있다는 것이다. 

웜홀 안정화에 성공한 경우…
지구 근처에 웜홀의 일단을 배치하고 다른 일단을 우주가 원하는 곳에 배치할 수 있다. 
그러면 지구가 항성 간 문명의 허브가 되는 것도 불가능한 것은 아니다. 

하지만 웜홀을 인공적으로 만든 결과. . . . . . 
타임 패러독스처럼 우주의 구조를 파괴해 버릴 가능성도 제로(0)는 아니다. 
그러한 사정으로부터, 웜홀은 존재하지 않는다고 생각하는 연구자도 많다고 한다. 

 

웜홀에 대한 쉬운 설명 - 시공간의 균열
Wormholes Explained – Breaking Spacetime
https://www.youtube.com/watch?v=9P6rdqiybaw