인터스텔라 (과학이론, 시간지연, 블랙홀)

SF 영화가 천만 관객을 넘긴다는 게 가능한 일일까요? 보통 SF라고 하면 마니아 장르라는 인식이 강한데, 인터스텔라는 2014년 국내에서 정확히 그 편견을 깨버렸습니다. 저는 처음 이 수치를 접했을 때 솔직히 반신반의했습니다. 막상 직접 보고 나서야 그게 왜 가능했는지 조금은 납득할 수 있었습니다.

실제 물리학이 뼈대가 된 영화, 그 제작 뒤편

인터스텔라가 다른 우주 SF 영화와 결정적으로 달랐던 지점은 킵 손이라는 실제 물리학자가 단순 자문을 넘어 핵심 설정을 직접 설계했다는 점입니다. 킵 손은 상대론적 천체물리학과 중력 물리학 분야의 권위자로, 2017년 중력파 관측 기여로 노벨 물리학상을 받은 인물입니다. 그가 1988년 발표한 웜홀 관련 논문이 이 영화 아이디어의 출발점이었습니다.

여기서 웜홀(Wormhole)이란 시공간의 두 지점을 지름길처럼 연결하는 가상의 통로를 의미합니다. 사과 표면 위 두 점 사이를 걸어가는 대신 사과를 뚫어 바로 연결하는 개념과 같습니다. 이론적으로는 가능성이 열려 있지만 현재 기술로는 존재 자체도 검증되지 않은 상태입니다.

제가 특히 흥미롭게 봤던 부분은 제작 방식이었습니다. 영화에 등장하는 옥수수밭은 캐나다 캘거리에서 실제로 경작한 것이고, 모래 폭풍 장면도 인체에 무해한 식품 첨가제를 바람에 날려 재현했습니다. CG를 극도로 자제하는 놀란 감독 특유의 방식인데, 이 고집이 영화에 묘한 밀도감을 더한다고 저는 느꼈습니다.

한스 짐머가 파이프 오르간을 전면에 내세운 배경 음악도 저는 처음엔 낯설다고 생각했습니다. 보통 파이프 오르간은 다크 판타지 장르에 제한적으로 사용되는 악기인데, 우주 배경과 이 정도로 잘 맞아떨어질 줄은 예상하지 못했습니다. 돌이켜보면 그게 영화 전반의 긴장감을 끌어올리는 핵심 요소 중 하나였습니다.

한편 스필버그에서 놀란으로 감독이 바뀐 과정이 결과적으로 더 좋은 선택이었다고 보는 시각도 있는데, 저는 솔직히 스필버그 버전이 어땠을지 궁금하기도 합니다. 다만 놀란 형제의 각본 작업과 킵 손의 검증이 결합된 이 버전이 워낙 완성도가 높아서, 개인적으로는 지금 형태가 최선이었다고 느낍니다.

인터스텔라에서 과학적 고증 논란이 많았던 장면들을 정리하면 다음과 같습니다.

• 밀러 행성의 1.2km 높이 파도: 조석력(Tidal Force) 기준으로 행성 지표면이 온전할 수 없는 조건이 됩니다
• 레인저호의 단독 대기 이탈: 지구 중력의 130%인 행성을 단독으로 탈출하면서 지구 출발 시엔 다단계 로켓을 사용한 이유에 대한 논란
• 가르강튀아 중력권 진입 용이성: 킵 손 교수는 주변 중간 크기 블랙홀을 이용한 스윙바이 기동으로 가능성이 낮지만 불가능하진 않다고 설명

시간지연과 블랙홀, 영화가 감정으로 번역한 방식

영화의 핵심이 되는 개념은 일반 상대성이론(General Relativity)입니다. 일반 상대성이론이란 질량을 가진 물체가 주변 시공간을 휘게 만들고, 그 왜곡이 중력으로 나타난다는 아인슈타인의 이론입니다. 그리고 이 이론에서 결정적인 부분은 중력이 강할수록 시간이 느리게 흐른다는 점입니다.

밀러 행성에서의 1시간이 지구 시간 7년과 같다는 설정은 여기서 나옵니다. 킵 손 교수의 계산에 따르면 이 시간 지연 효과를 만들어내려면 가르강튀아의 회전 속도가 최대치에 가까워야 합니다. 태양 질량의 1억 배, 사건 지평선 둘레가 10억 킬로미터인 블랙홀을 설계한 것도 이 조건을 충족시키기 위해서였습니다.

여기서 사건 지평선(Event Horizon)이란 블랙홀에서 빛조차 탈출할 수 없게 되는 경계면을 말합니다. 이 경계 안쪽에서는 어떤 정보도 외부로 나올 수 없기 때문에, 외부 관찰자 입장에서는 사건 지평선에 접근하는 물체의 시계가 점점 느려지다가 결국 멈추는 것처럼 보입니다.

저는 이 시간 지연 개념이 영화에서 가장 잔인하게 쓰인 방식이 쿠퍼가 밀러 행성에서 돌아왔을 때라고 생각합니다. 그 장면에서 쿠퍼가 수십 년치 영상 메시지를 한꺼번에 확인하는 모습은 과학적 설정을 감정으로 바꿔놓는 지점으로, 제 경험상 이 장면에서 아무 감정도 느끼지 못하기가 더 어려웠습니다.

강착 원반(Accretion Disk)에 대한 묘사도 인상적이었습니다. 강착 원반이란 블랙홀 주변에서 블랙홀의 중력에 의해 나선형으로 끌려드는 물질들이 형성하는 원반 구조입니다. 영화 속 가르강튀아의 원반이 위아래로 두 개인 것처럼 보이는 이유는 중력 렌즈 효과(Gravitational Lensing) 때문으로, 실제로 2019년 촬영된 블랙홀 이미지와 비교해도 상당히 유사한 형태였습니다(출처: 이벤트 호라이즌 텔레스코프 공식사이트).

테서랙트(Tesseract) 장면에 대해서는 이 개념이 현실과 얼마나 맞닿아 있느냐를 두고 의견이 갈리는데, 저는 완전히 허구라고 잘라 말하기가 어렵다고 봅니다. 테서랙트란 4차원 초입방체를 가리키는 수학적 개념으로, 3차원의 큐브를 또 다른 축으로 이동시켜 만든 4차원 도형을 의미합니다. 5차원 존재가 이것을 통해 4차원 시간을 물리적 공간처럼 다룬다는 설정은 분명 상상의 영역이지만, 초공간 이론이나 초끈 이론 같은 현재 진행 중인 연구와 아예 무관한 이야기도 아닙니다. 실제로 물리학계에서는 상대성이론과 양자역학을 통합하는 양자 중력 이론 연구가 지속되고 있습니다(출처: NASA 과학 탐구 홈페이지).

인터스텔라가 국내에서 유독 큰 반응을 얻은 이유로 높은 교육열을 꼽는 분석도 있는데, 저는 그것만으로는 설명이 충분하지 않다고 생각합니다. 과학 개념을 다루면서도 끝까지 아버지와 딸 사이의 시간이라는 보편적인 감정을 중심에 놓았기 때문에 폭넓은 연령층이 들어올 수 있었던 것이라고 봅니다.

인터스텔라는 시간이 지나도 쉽게 낡지 않는 영화처럼 보입니다. 블랙홀의 시각화나 과학적 설정이 아직도 최신 연구와 비교해도 뒤처지지 않는다는 점, 그리고 그 모든 것이 결국 한 사람이 다른 사람에게 닿으려는 이야기로 수렴한다는 점에서 그렇습니다. SF 장르를 평소에 멀리했던 분이라면 이 영화를 한 번쯤 다시 꺼내 보시는 것도 좋을 것 같습니다. 과학보다 감정이 먼저 들어오는 영화이기 때문입니다.

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참고: https://youtu.be/LbpeDxo5oO8