하이퍼스페이스 우주여행

하이퍼스페이스 우주여행

SF관광가이드/우주여행 (5)

 

 

SF 관광가이드 하이퍼스페이스를 통한 우주여행 소설: 항성 간 여행, 지름길로 해결한다!
과학소설에서 단지 우주선을 가속하는 방법만으로 초광속 여행을 한다고 독자들을 설득하기에는 지난 번에 언급했듯 어려움이 따른다. 아인슈타인 방정식에 따르면 광속에 가까워질수록 우주선의 질량은 무한대에 가까워진다. 현실적으로 무한대의 질량을 가속할 수 있는 연료란 상상하기 어렵다.

대신 우주선을 허수(타키온) 입자로 변환시켜 항행하다 목적지에 도착해 정상물질로 돌아오는 방법도 상정할 수 있다. 하지만 이 역시 허수 입자가 발견된 예가 없기에 작가의 자의적 상상에 불과하다. 그리고 이 모든 가정을 받아들인다 해도 초광속으로 돌진해오는 전방의 입자들을 우주선과 승무원이 어떻게 감당할 것인가 하는 문제가 남는다.

이에 작가들은 단순무식한 속도경쟁 대신 돌아가는 편법을 고안해냈다. 속도향상에 상한선이 있다면 아예 시공간 자체를 주무를 수는 없을까?

하이퍼스페이스는 수학과 물리학에서 4차원 시공연속체보다 더 상위 차원으로 정의되지만 과학소설에서는 우리 우주와 병렬로 존재하는 아공간(亞空間)을 지칭하는 경우가 많다. 이 두 개념은 서로 동떨어져 있다고 보기 어렵다. 상위차원의 우주얼개 안에 어차피 4차원 시공연속체 및 이와 별개로 공존하는 아공간들(다양한 상위차원들)이 얼마든지 복수로 포함될 수 있으니까.

과학소설에서는 종종 우주선이 에너지 장(場)을 비롯한 특수 장비의 도움으로 하이퍼스페이스 안에 진입할 수 있다고 가정한다. 이렇게 하면 정상우주에서 일반 재래식 우주선으로 성간여행 하느라 소요되는 장구한 시간을 거의 순간으로 줄여준다.¹⁾ 이는 하이퍼스페이스가 우리에게 친숙한 정상우주와 달리 불연속적으로 뒤틀려 있어 각 불연속점들을 어떻게 연결하느냐에 따라 임의의 경과시간이 걸리기 때문이다. 엄밀히 말해 우주선은 실은 초광속으로 달리지 않지만 결과적으로 일종의 초광속 효과를 일으킨다. 하이퍼스페이스는 과학소설에서 사실감을 높이려 상대성이론 및 끈이론과 뒤섞여 설명되곤 하는데²⁾, 비록 현대이론물리학의 연구 분야³⁾이긴 하나 이곳을 경유하는 항법(航法) 자체는 아직까지 가상의 기술이다.

▲ 작가의 상상력으로 하이퍼스페이스의 질감을 최대한 시각화한 아이언 M. 뱅크스의 <플레바스를 생각하라, 1987> ⓒMacmillan

하이퍼스페이스 내부의 묘사는 작가들마다 편차가 있으나 대체로 뭐라 형언하기 어려운 공간이란 공통점을 띤다. 개중에는 아이언 M. 뱅크스(Iain M. Banks)의 <플레바스를 생각하라 Consider Phlebas, 1987>에서처럼 그 질감을 최대한 시각화한 예도 있다.

시간을 포함한 5차원 에너지 장(場)으로 그보다 더 작은 반물질 에너지 장과 쌍을 이루는 뱅크스의 하이퍼스페이스는 “아주 높은 곳에서 내려다보이는 방대하고 번쩍이는 대양(大洋) 같고 태양은 헤아릴 수 없이 많은 잔물결 위에서 불타오른다.” 이곳은 대양 위에 높이 떠 있는 부드러운 검은 구름 이불 같다. 태양이 없는데도 대양은 빛을 받아 반짝인다.

한편 더글라스 애덤즈(Douglas Adams)의 <은하를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서 Hitchhiker's Guide to the Galaxy, 1979>는 하이퍼스페이스를 통과하는 동안 탑승객이 어떠한 감각을 느끼게 되는지 다음과 같이 기술한다.

그 순간 바닥이 아서 덴트(Arthur Dent)의 마음으로부터 꺼져 내렸다. 그의 눈알 안팎이 뒤집혔다. 다리가 머리 꼭대기로 새나오기 시작했다. 방은 아서 주위를 평평하게 접고 회전했으며 존재하지 않게 되었다가 그가 자신의 배꼽 속으로 미끄러지게 놔두었다.

이처럼 하이퍼스페이스의 실체가 불분명하다보니 작가들은 이 특별한 공간에서의 초광속 운동을 코에 걸면 코걸이 귀에 걸면 귀걸이 식으로 설명한다. 하이퍼스페이스가 정상우주보다 더 작은 공간이라 우주선의 추진력이 상대적으로 빨라지는 결과를 낳는다고 주장하는가 하면, 기존 3차원 공간이 (시간이 포함되지 않은) 4차원 또는 그보다 상위의 공간차원에 접혀져 있기 때문이라 풀이하기도 한다. 이처럼 공간이 굴곡지고 겹쳐지다 보면 서로 멀리 떨어진 3차원 공간이 4차원 또는 그보다 상위차원에서는 매우 가까이 존재할 수 있게 된다는 것이다. 이러한 설명들은 한 가지 공통점을 지녔으니, 하이퍼스페이스에서는 공간특성이 달라 아인슈타인의 제약이 전혀 통용되지 않는다는 전제가 바로 그것이다.

▲ 하이퍼스페이스란 용어가 처음 사용된 존 우드 캠벨 2세의 단편 <최강의 기계, 1934> ⓒRobert Pailthrope

1930년대에서 1950년대 사이 과학소설 전문잡지에 등장한 대중소설들은 하이퍼스페이스를 통상 네 번째 공간차원으로 소개했다. 하이퍼스페이스란 용어 자체는 미국 과학소설 작가이자 명편집자 존 우드 캠벨 2세(John Wood Campbell jr.)가 자신의 단편 <최강의 기계 The Mightiest Machine, 1934>에서 처음 사용한 이래⁴⁾ 다른 작가들은 물론이거니와 과학자들에게까지 전파되었다.

캠벨은 딱히 하이퍼스페이스란 말은 쓰지 않았어도 이보다 몇 년 앞서 발표한 또 다른 단편 <우주의 섬들 Islands of Space, 1931>에서 이미 같은 개념을 도입한 바 있다. 하이퍼스페이스가 가장 널리 통용되는 용어이긴 하나 작가에 따라서는 임의의 조어를 만들어 같은 개념으로 쓰기도 한다. 예를 들어 K. A. 애플게이트(Applegate)의 <애니모프 Animorphs, 1996~2001>에서는 ‘Z공간’(Z space), 영국 과학소설가 닐 애셔(Neal Asher)의 작품들에서는 “아래 공간’(Underspace or U-space) 그리고 비디오게임 <워해머 40,000>에서는 ‘이매터리엄’(Immaterium)이라 부르는 식이다.

과학소설에서는 대개 우주선이 하이퍼스페이스로 점프하기 전 치밀한 사전기획과 계산이 필요하다. 계산 오류가 났다가는 뜻하게 않게 행성의 지표 가까이 날거나 거대한 중력우물인 항성에 끌려가는 참극을 낳는다고 겁준다.⁵⁾ 심지어 스티브 갤러시(Steve Gallacci)의 SF 만화 <알베도, 의인화동물들 Albedo Anthropomorphics, 1983~2005>의 경우, 하이퍼스페이스에서는 물질이 원형을 오래 유지하지 못하고 이내 부패하는데다 상당량의 방사능을 감수해야 하므로 초공간에서의 체류시간을 최소화해야 한다고 전제한다. 이러한 연유로 장거리는 한번에 도약하기보다 항해사가 좌표의 변화 추이를 봐가면서 몇 번으로 나눠 점프하는 방식을 택하는 작품들도 있다.⁶⁾

일단 하이퍼스페이스에 들어서면 항해 자체도 만만치 않다. 인근 항성계 같이 비교적 가까운 곳이라면 천문지도에 큰 수정을 하지 않아도 출발/도착 좌표를 산출할 수 있다. 그러나 여행거리가 늘어날수록 지도의 정확성은 떨어질 수밖에 없다. 준광속으로 정상우주를 여행할 때와 달리 하이퍼스페이스에서는 정상우주의 공간좌표와 실시간 동조가 어려워지므로 단지 우주선에서 보이는 시지각 데이터를 기준으로 좌표기록을 업데이트 할 수는 없다. 따라서 사전에 경로를 설정하고 떠나야 하며 함부로 중도이탈 했다가는 위험천만한 상황에 놓인다고 묘사되기 일쑤다.

하지만 개중에는 많은 수는 아니지만 더글라스 애덤즈의 <은하를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서>에서처럼 하이퍼스페이스 상에 고속도로를 깔아놓고 그 위를 우주선이 달리게 하는 작품도 간혹 만날 수 있다.

일반적으로 하이퍼스페이스에 돌입한 우주선들은 정상우주로 복귀하기 전까지 어떠한 교신도 주고받을 수 없다고 가정된다. 심지어 하이퍼스페이스 안에 있는 우주선끼리도 교신이 불가능하다고 그려지기도 한다.

이러한 전제는 이야기 전개에 영향을 미친다. 예컨대 우주선들은 하이퍼스페이스에서 상대방 궤적을 파악할 수 없다보니 행성 내지 우주정거장 부근에서 불쑥 나타나 예기치 못한 조우를 하곤 한다. 때로 하이퍼스페이스는 우주전투 중에 불리해진 주인공 일행이 순식간에 달아날 수 있는 극적인 탈출구가 되기도 한다. 하이퍼스페이스 진입로를 열려면 에너지 투입비용이 엄청나다는 이유로 이 경로에 개나 소나 접근하지 못하도록 제약을 가하는 작품도 있다.

덕분에 이야기가 방만하고 황당해지지 않도록 미연에 방지할 수 있다. 쫓기던 우주선이 마음만 내키면 언제든 하이퍼스페이스로 점프해 달아날 수 있다면 그보다 더 싱거운 이야기가 어디 있겠는가. 상당수의 작품들에서 하이퍼스페이스는 우주선이 태양계 외곽에 다다라서만 이용할 수 있다. 행성과 항성 같은 거대 질량 가까이서 하이퍼스페이스로의 돌입 내지 정상우주로의 귀환은 무척 위험하기 때문이다.

▲ 하이퍼스페이스를 드나들 때 우주선은 진행방향에 따라 청색편이 또는 적색편이를 띤다고 기술된다. ⓒU&I Software

이는 우주선에 하이퍼 드라이브 외에 별도의 추진수단이 필요함을 뜻한다. 하이퍼스페이스를 드나들 때 우주선은 청색편이 또는 적색편이를 띤다고 기술된다. 이러한 묘사는 비단 소설의 문장에서 뿐 아니라 <바빌론 5 Babylon 5, 1993~1998> 같은 TV 드라마의 영상에서도 확인된다.

하이퍼스페이스를 경유한 성간여행이 과학소설계에 널리 받아들여진 까닭은 정상우주에서는 사실상 초광속항법을 구사할 수 없다는 인식이 점차 확산된 데에 기인한다.⁷⁾ 덕분에 E. E. 스미쓰(Smith)의 <회색 렌즈맨 Gray Lensman, 1939>에서는 이른바 ‘제5엔진’을 작동시켜 하이퍼스페이스를 거쳐 우주 어디로든 도약할 수 있게 되었고, 아이작 아시모프(Isaac Asimov)의 <파운데이션 Foundation> 시리즈에서는 하이퍼스페이스를 통한 성간여행이 일상화됨에 따라 은하제국이란 개념이 현실성을 띠게 된다.

하이퍼스페이스 성간여행 개념은 1940년대부터 1990년대 사이 씌어진 아시모프의 장단편들에서 누차 반복되는데, 작품들마다 딱 아귀가 들어맞지는 않지만 대략 이러한 기술개발의 시초는 U.S.로봇사(US Robots)가 제작한 양자수퍼컴퓨터 브레인(The Brain)이 수립한 이론으로 거슬러 올라간다. 이 이론이 그의 단편 <실종된 로봇 Little Lost Robot, 1947>에서는 소행성대의 전진기지에서 군부가 하이퍼스페이스 진입을 위해 하이퍼원자엔진(Hyperatomic Drive)을 개발하는 국면으로 이어진다.

아시모프는 여기서 한 발 더 나아가 <먼지 같은 별들 The Stars, Like Dust, 1951> 같은 작품에서는 오랜 세월 항성들의 방대하고 체계적인 데이터가 축적됨에 따라 마침내 하이퍼스페이스 항해가 우주비행사의 자질에 일임하는 대신 누구나 매뉴얼에 따라 조작할 수 있는 단계로 진일보하는 미래를 그렸다. 이 같은 항해술의 발달은 <파운데이션의 끝 Foundation's Edge, 1982>에 이르러서는 일체 인간의 관여 없이 컴퓨터 혼자 하이퍼스페이스 진출입을 알아서 계산하는 완전자동화 단계로 넘어간다.

하이퍼스페이스는 미국에서 인기리에 방영된 스페이스 오페라 <바빌론5 Babylon 5, 1993~1998>와 <우주전함 갤럭티카 Battlestar Galactica, 1978~2009>의 주요 무대가 되기도 했다. <바빌론5>에서 하이퍼스페이스는 두 공간 사이의 거리가 정상우주에서보다 훨씬 짧은 대안차원으로 설정되며 우주선들은 하이퍼스페이스에 틈새를 만들어내는 인공구조물인 점프게이트나 아니면 (대형 우주함일 경우) 자체 점프엔진을 이용한다. 하이퍼스페이스에 들어가서도 우주선은 통상의 추진기관을 쓰는데, 이 안에서는 성간 여행이 단거리로 압축되기 때문이다.

하이퍼스페이스 안에는 지형지물이 전혀 없으므로 우주선들은 정상우주의 점프게이트 위치를 식별하기 위해 비컨 시스템(beacon system)을 이용한다. 이것은 일종의 네트웍 송신기로 이것을 장착하지 않고 하이퍼스페이스에 돌입했다가는 길을 잃고 만다. 실종된 우주선들은 하이퍼스페이스를 영원히 표류하다 천년 후에 다시 발견되곤 한다. <바빌론 5>에서 지구인은 하이퍼스페이스 기술을 센타우리인들로부터 얻는데, 후자가 이미 존재하는 점프게이트들을 인간이 쓸 수 있게 허락해준다. 지구인은 이를 토대로 연구를 거듭하여 23세기경 드디어 점프게이트를 자체 생산할 수 있게 된다.

<우주전함 갤럭티카 Battlestar Galactica, 1978~2009>에서는 하이퍼 드라이브(Hyper-Drive)로 이론상 은하의 어디든 갈 수 있다. 제한요소는 엔진 자체가 아니라 아시모프의 가정에서 보듯 항법컴퓨터의 계산용량의 한계다. 더 멀리까지 안전하게 도약하자면 더 많은 데이터와 더 우수한 성능의 항법컴퓨터가 필요하다. 일부 승무원들은 점프를 하는 동안 멀미나 현기증을 호소하며, 후반 에피소드들로 갈수록 하이퍼스페이스로의 점프를 거듭하면 우주선의 구조와 장갑에 손상이 간다는 사실이 밝혀진다.

1) 물론 개별 작품들마다 하이퍼스페이스 이동시간도 다양하게 가정된다. 전광석화처럼 순식간에 이동하는가 하면 몇 시간, 며칠, 몇 주 또는 그 이상이 걸리기도 한다. 하지만 어떤 경우에든 정상우주에서는 수백, 수천 또는 수만 년이 걸리는 거리를 단축하는 것이기에 상대적으로 ‘순간’이란 표현해도 무방하리라. 2) 우주론 학자들은 끈이론에 따르면 우주가 10차원 또는 26차원으로 이뤄져있다고 추론한다. 3) 분자생물물리학 박사이자 과학컬럼니스트 클리퍼드 A. 피코버(Clifford A. Pickover)에 따르면, 이 개념 자체는 단순한 공상 차원이 아니다. 실제로 더 높은 차원이 존재할 경우의 결과를 논의하기 위해 국제 물리학 회의가 수백 번이나 열렸다. 4) 클리퍼드 피코버 지음, 이충호 옮김, 하이퍼스페이스, 에피소드, 2003년, 17쪽 5) 하이퍼스페이스와 정상우주는 별개의 차원이지만 이웃하고 있어서 중력적으로 상호작용한다고 통상 설정된다. 이는 현대물리학의 끈이론이 우리의 눈에 보이는 시공간 연속체는 그 안에 잘게 돌돌 말려 있는 여분의 차원들과 중력적으로 상호작용한다는 주장과 일치한다는 점에서 그럴듯해 보인다. 6) <알베도, 의인화된 동물들>에서는 장거리 점프를 위험하게 시도한 우주선이 정상우주로 귀환하는 시점에서 핵폭발을 일으키기도 한다. 따라서 작가는 매번 점프를 마칠 때마다 승무원과 우주선 둘 다 회복기간이 필요하다고 설정한다. 부득불 성간 전투 중에 우주선이 연속해서 빨리빨리 초공간 점프를 하지 않을 수 없거나 한번이라도 장시간 점프하는 경우에는 승무원들의 방사능 피폭 위험이 부쩍 높아지기 때문이다. 7) 1950년대 쯤 되면 하이퍼스페이스는 과학소설에서 전형적인 성간여행수단으로 자리 잡는다.

고장원 | sfko@naver.com 저작권자 2013.03.25 ⓒ ScienceTimes