은하수를 항해하는 SF 매니아들을 위한, 어려운 과학용어 대백과사전

은하수를 항해하는 SF 매니아들을 위한, 어려운 과학용어 대백과사전

AI 챗봇 써서 포스팅 좀 날로 먹어 볼랬다가 이놈의 딥시크가 전혀 팩트랑 상관없는 개소리만 주구장창 쏟아내는 바람에 꼬박 이틀 동안 자료 정리하고 팩트 체크함.

타키온 입자 (Tachyonic Particle)

상대성 이론을 거스르는 가상의 입자

타키온은 빛보다 빠르게 이동할 수 있다고 가정된 이론상의 입자입니다.

아인슈타인의 특수 상대성 이론 수학적 해석에서 도출되었으며, 에너지가 증가할수록 속도가 감소하는 역설적 특성을 가집니다.

현재까지 이 물질이 존재한다는 실험적 증거는 없으나, 이론물리학에서 초광속 현상 모델링에 활용됩니다.

말딸이 아니라구!

SF가 아닌 실제 현실에서는...

타키온은 순수한 이론적 개념으로, 인과율 위반과 에너지 불안정성 문제로 인해 실제 존재 가능성에 논란이 있습니다.

2022년 CERN의 ATLAS 검출기 데이터 분석에서도 초광속 입자 신호는 검출되지 않았습니다.

SF에서는?

과학적 상상력을 극대화한 SF 작품들은 타키온을 시간/공간 초월 기술로 재해석합니다.

• 특촬물 드라마 <가면라이더 카부토> (2006) 클락 업 : "클락 업" 시스템은 타키온 입자를 몸에 흐르게 해 초고속 이동을 구현합니다. 벨트를 툭 건드리는 것만으로도 "Clock Up!"이 발동되며, 발동 즉시 시간제어 효과가 나타납니다. 시간의 흐름을 1/1000로 늦춤으로써 자신을 제외한 세상의 시간이 매우 느려지도록 만들어, 느리게 움직이는 시간 속에서 사용자만이 빠르고 자유롭게 움직일 수 있도록 해줍니다. 상대적으로 빠르게 움직이는 것처럼 보이지만, 실제로는 본인의 속도는 그대로이고 세상의 속도가 느려진 것이므로 소닉 붐이나 가속도 같은 절대 속도 변화에 의해 생기는 현상이 나타나지 않습니다.

"Change Beetle!"

• 게임 <스타 시티즌> 타키온 포 : RSI 社 개발의 실험적 함포. 3,500 DPS, 6,800m 사거리, 실드 15% 관통 효과. 푸른색 빔과 공간 왜곡 이펙트 구현. (2024.07 패치 기준)

스타 시티즌 - 3.5에 등장한 타키온포의 위력 NEST

턱턱 떨어져 나간다!

페르미온과 보손, 힉스 입자

이 세상 모든 물질은 소립자로 구성되어 있습니다.

물질을 구성하는 기본 입자는 크게 페르미온(쿼크와 렙톤)과 보손(Boson)으로 나뉩니다.

그리고, 다른 입자들에게 질량을 부여하는 힉스 입자(Higgs Boson)가 있습니다. 힉스 입자는 힉스 장(Higss Field)와 관련된 입자입니다. 입자들은 힉스 장과 상호작용하여 질량을 얻습니다.

힉스 입자는 2012년 CERN의 LHC에서 발견되었습니다. 힉스 입자만이 모든 질량의 근원은 아니고, 입자들 간의 상호작용도 질량에 영향을 미치기는 합니다.

페르미온 입자 (Fermion)

물질의 기본 구성 요소

페르미온은 스핀 1/2 값을 가지며 파울리 배타 원리를 따르는 입자입니다. 전자, 쿼크, 중성미자 등 물질을 구성하는 모든 기본 입자가 이에 속하며, 보손과 달리 같은 양자 상태에 중첩될 수 없는 특성을 가집니다.

SF가 아닌 실제 현실에서는...

페르미온 연구의 최신 동향은 다음과 같습니다.

• 2023년 CERN 연구(ALICE 실험)에서 쿼크-글루온 플라즈마 내 페르미온 상호작용 관측 성공
• 양자컴퓨팅 분야에서 페르미온 양자비트 구현 연구(삼성종합기술원, 2025년 목표)

SF에서는?

• 게임 <워프레임> 뮤온 배터리 : 금성의 오픈 월드 지역 '오브 협곡(Orb Vallis)' 지하에 위치한 '포르투나' 지역에서는 낚시를 할 수 있는데, 여기서 낚이는 로봇 물고기인 브리키(Brickie)가 뮤온 배터리를 드랍합니다. 뮤온은 렙톤을 구성하는 소립자이고, 렙톤은 페르미온 입자를 구성하는 입자 중 하나입니다.

뮤온 배터리를 달고 다니는 물고기(?)

보손 입자 (Boson)

자연의 힘을 전달하는 메신저

보손은 중력을 제외한 자연계의 기본 상호작용인 힘(전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력)을 매개하는 입자입니다.

양자장 이론의 핵심이 되는 입자이며, 표준모델에서 광자(전자기력), W/Z 보손(약한 핵력), 글루온(강한 핵력)이 확인되었습니다.

광자가 전자기력을, 글루온이 강한 핵력을 전달하듯, 각 보손은 특정한 상호작용을 담당합니다.

2012년 LHC에서 힉스 보손이 발견되면서 입자 물리학의 표준모델이 완성되었습니다.

특히 글루온은 쿼크 사이의 색가둠 현상을 설명하는 양자색역학(QCD)의 핵심 매개체입니다.

SF가 아닌 실제 현실에서는...

현재 CERN에서 보손 입자를 이용한 새로운 에너지 전달 방식 연구가 진행 중이지만, 현재 기술로는 보손을 이용한 공간 이동이 불가능합니다.

• 글루온(gluon, 접착자, 接着子)은 쿼크 속박으로 인해 단독 분리가 불가능
• 중력자(그래비톤)는 아직 관측되지 않음
• 보손 입자는 발견된 지 40년이 지났지만 단지 힘을 매개할 뿐
• 양자 터널링 효과는 원자 수준의 미시적 세계에서만 관측됨
• CERN의 LHC에서도 보손의 공간 이동 효과는 검출되지 않음
• 만약 시공간을 이동한다 해도 에너지 요구량을 현실적으로 감당할 수 없음 (은하계 하나 분량의 에너지 필요)

SF에서는?

보손 입자는 에너지 장벽 구축이나 차원 이동 기술로 재해석됩니다.

• 애니메이션 <기동전함 나데시코> (1996) 보손 점프 : 국내판인 <기동전함 나데카>에서는 소립자 이동으로 바뀌어 방영되었습니다. 작품 내에서 보손 점프 기술은 일종의 공간 도약, 텔레포트 시스템처럼 사용됩니다.

"네가 알고있는 텐카와 아키토는 죽었어. 그가 살았던 증거, 받아줬으면 좋겠어." / "그래서 루리웹이 뭔데 씹덕아"

힉스 입자 (Higgs boson)

질량의 기원

힉스 입자는 1964년 피터 힉스가 예측한 장-입자 메커니즘의 핵심입니다.

힉스 입자는 힉스 장과의 상호작용을 통해 다른 입자에 질량을 부여합니다.

다른 입자에게 질량을 부여하는 성질 덕분에 "신의 입자"라는 별명을 얻어 유명해졌으며, 2012년 LHC에서 발견되었습니다.

기본 입자들이 힉스 장(우주 전체에 퍼진 양자장)과 상호작용할 때 나타나는 저항 현상이 질량으로 관측되며, 2012년 LHC에서 125GeV(기가전자볼트, 1250억 전자볼트) 질량을 가진 힉스 입자가 발견되어 표준모델의 마지막 퍼즐이 완성되었습니다.

이 발견으로 2013년 노벨 물리학상이 수여되었습니다.

1998년, 애니메이션 <심슨 가족>의 한 에피소드에서 : 힉스 입자의 존재가 현실에서 실제로 발견되기 14년 전, 호머 심슨은 이미 힉스 입자의 대략적인 질량을 계산하여 예측해 냈습니다. 방정식을 풀어보면 실제로 발견된 힉스 입자의 나노 질량보다 약간 높은 값이 나옵니다. 맨날 방사능 폐기물과 도넛만 먹는 멍청이는 절대로 바보가 아닌 것입니다!

SF가 아닌 실제 현실에서는...

현실에서 힉스 장 조작에 대한 연구 성과는 극히 제한적입니다.

• 힉스 입자 생성 성공률은 양성자 1조 회 충돌당 1개 꼴
• LHC에서 힉스 입자 생성에는 13TeV(테라전자볼트, 1조 3천억 전자볼트)의 에너지가 필요
• 힉스 장의 진공 기대값(246GeV) 변경에는 우주 규모의 에너지가 필요 - 246 GeV로 고정된 힉스 장의 값은 우주의 안정성과도 직결되어 있다. 이 값을 바꾸려면 우주 자체의 에너지 규모를 뒤흔드는 극한의 변화가 필요하다.

SF에서는?

힉스 장을 조절할 수 있는 기술이 존재한다면 물질에 인위적으로 질량을 생성하거나 제거할 수 있습니다.

• 애니메이션 <인크레더블> (2009) 제로 포인트 에너지 : 빌런 신드롬이 사용하는 디바이스 제로 포인트 에너지 빔 생성기는 손가락 끝에서 발생되는 빛을 이용해 간단하게 물체에서 질량을 제거합니다. 이것은 힉스 입자의 특성에서 영감을 얻은 설정으로, 다른 입자에 질량을 부여하는 힉스 입자와 반대로 질량을 제거하는 에너지입니다. 힉스 장은 우주 전체에 매우 광범위하게 퍼져있는 양자장이지만, <인크레더블>에서는 신드롬이 매우 국소적인 특정 물체에만 선택적으로 제로 포인트 빔을 사용하여 질량을 제거할 수 있는 것으로 묘사됩니다.

질량을 자유자재로 제거하는 능력.

Syndrome : "Zero point energy."

하드론 (Hadron)

쿼크의 강력한 결합체

하드론(강입자)은 쿼크들이 강한 상호작용으로 결합된 복합 입자입니다.

양성자와 중성자가 대표적인 하드론으로, 우주 모든 물질의 기초를 이룹니다.

쿼크 3개로 구성된 바리온(양성자 등)과 쿼크-반쿼크 쌍으로 된 메손(파이온 등)으로 분류됩니다.

SF가 아닌 실제 현실에서는...

현대 과학에서 하드론 연구는 여전히 진행 중입니다

• CERN의 LHC는 초당 6천만 번의 하드론 충돌 실험 수행
• 2023년 기준 펜타쿼크(5개 쿼크 결합체) 발견으로 이론 확장
• 의료 분야에서는 양성자 치료 기술로 활용되지만, 소형 가속기 개발은 진행 중

SF에서는?

하드론 기술은 주로 초고에너지 실험 장치로 재해석됩니다.

• 애니메이션 <코드 기어스: 반역의 를르슈> (2006) 하드론 포 : IFX-V301 Gawain 가웨인(를르슈와 C.C.가 탑승한 7세대 나이트메어 프레임)의 어깨에는 가상의 천하무적 초전도체 광물 사쿠라다이트와 결합해 생성된 하드론 입자 제어 기술을 이용한 강입자 빔 런처가 탑재되어 있습니다.

가웨인의 양 어깨에 설치된 하드론 캐논.

• 게임 <포켓몬스터> 9세대부터 등장한 하드론 엔진 특성은 실제 물리학 용어인 하드론과는 전혀 관계가 없습니다. 그냥 강려크 해 보이는 이름만 차용한 것일 뿐...

하드론엔진 (ハドロンエンジン / Hadron Engine) : 등장했을 때 일렉트릭필드를 전개한다. 일렉트릭필드일 때 미래 기관에 의해 특수공격이 강화된다. / 미라이돈은 일렉트릭필드를 전개하여 미래 기관을 가동했다!!

중성미자 (中性微子, Neutrino)

유령 입자

중성미자는 전하가 없고 질량이 극히 작아 물질을 쉽게 통과합니다.

초신성 폭발시 대량 방출되며, 암흑물질의 후보로 연구 중입니다.

SF가 아닌 실제 현실에서는...

• 지구를 초당 100조 개 통과하지만 검출은 극히 어려움
• 일본 슈퍼 카미오칸데에서 초신성 중성미자 최초 검출(1987)
• 한국 기초과학연구원(IBS)에서 "라온(RAON)" 가속기를 활용한 중성미자 진동 실험 진행 중(2024~2028)

SF에서는?

중성미자는 물질과 상호작용을 거의 하지 않는 성질 때문에, SF 작품 속에서 투과성과 신호 전달 능력이 강조됩니다.

• 드라마 <닥터후: 시즌4 에피소드13 여행의 끝(Journey's End)> 2008년 7월 5일 방영. Z-중성미자를 이용한 리얼리티 폭탄 : 달렉 종족의 창조자 다브로스(Davros)는 우주 각지에서 훔쳐 모은 27개의 행성을 달렉의 우주 모함 크루시블(Crucible)을 중심으로 특정한 목적을 위해 움직이도록 배치하였습니다. 크루시블의 심장이자 엔진은 고 에너지 입자인 Z-뉴트리노 에너지(Z-Neutrino Energy)를 동력원으로 삼고 있으며, 크루시블 주변에 배치된 27개의 행성들은 크루시블에서 뿜어져 나오는 Z-뉴트리노 에너지를 정련하기 위해 정확한 위치에 배치되었습니다. 행성들의 상호작용을 통해 Z-중성미자를 한 줄(Single String)로 압축해 정렬하게 되면 그 에너지는 원자가 스스로 존재하게 하는 전기 에너지를 취소시킬 수 있으며, 모든 물질을 기본 구성요소로 분해해 버리는 힘으로써 작용하게 됩니다. 다브로스는 이러한 아이디어를 통해 절대로 약해지지 않고 영원토록 모든 시간과 공간, 차원과 우주를 향해 동시에 모든 방향으로 뻗어나가며 모든 물질세계를 분해하고 파괴하는 현실 폭탄(Reality Bomb)을 설계했습니다.

아 그래서 Z-중성미자가 뭐냐구!

Doctor Who - Journey's End - The Reality Bomb TheOncomingStorm

대체 이게 뭔 소린지 당췌 이해가 안 됐는데 근 20년이 지나서야 이해를 하는구나...

• 영화 <2012> 중성미자의 성질 변형 : 태양의 플레어 폭발이 중성미자를 자극해 지구의 중심부 온도를 급격하게 상승시키고, 지구는 멸망의 위기에 이릅니다. 그러나 이것은 명백한 과학적 오류로, 중성미자는 물질에 미치는 영향이 미미하며 자극에도 반응을 일으키지 않기 때문에 실제로 중성미자의 성질이 변하는 일이 발생한다면 이는 우주를 구성하는 물리법칙이 송두리째 바뀐다는 뜻이 됩니다. 고작 태양 플레어(고에너지 입자 방출)나 태양풍(플라즈마 흐름) 정도로는 우주의 법칙이 뒤흔들릴 리 없으니 애초에 말도 안되는 설정인 것입니다.

근데 영화는 재밌음!

분극 (Polarize)

전하의 비대칭 분리

분극은 물질 내 양전하와 음전하가 공간적으로 분리되는 현상입니다.

이를 응용해 강한 전기장을 형성하면 에너지 편향이 가능합니다.

SF가 아닌 실제 현실에서는...

• 2021년 DIII-D 토카막에서 플라즈마 분극 실험 성공
• 실용화에는 에너지 효율 문제가 남아있음

SF에서는?

에너지 방어막이나 전자기 교란, 스텔스 기술 등으로 구현됩니다.

• 게임 <워프레임> 폴러라이즈(Polarize) : 자기력/전자기 조작 특화 워프레임 매그(Mag)의 기술로, 분극(또는 편광으로도 번역) 파장을 방출해 주변 적의 방어막과 기계 유닛의 갑옷을 분해하여 파괴합니다. 코퍼스는 에너지 방어막 기술을 편광된 플라즈마로 구성합니다. 매그의 폴라라이즈는 이 플라즈마의 전자기 균형을 붕괴시켜 상대방의 방어막을 구성하는 분극 에너지의 결합을 무너뜨리고, 견고한 기계 구조를 해체합니다.

폴러라이즈(Polarize) : 적의 실드와 방어력을 소실시키며 동시에 아군의 실드를 회복시키는 에너지 파장을 방출합니다. 파장이 지나가고 남은 잔해는 폴러라이즈 샤드가 됩니다. 근처의 폴러라이즈 샤드들은 매그의 주위를 떠다니며 적들에게 베기 상태 이상 효과를 가합니다.

• 게임 <스타크래프트> (1998) 작품 속 프로토스 종족이 사용하는 플라즈마 쉴드는 플라즈마 에너지를 사이오닉 능력으로 정제하여 물질화 한 것으로, 분극 방어막과는 전혀 다른 개념입니다. 에너지로만 존재하는 플라즈마를 물질화, 경질화 한 뒤, 주로 전사들과 로봇, 구조물 등의 외부에 적용하여 보호막으로 활용합니다. 스타크래프트 공식 채널에 올라온 영웅 독점 인터뷰 영상: 짐 레이너 편에서는 "프로토스의 뺨 때리면 쉴드가 방어해주나요?"라는 질문이 들어왔고, 짐 레이너는 "이거 나도 갑자기 궁금해지네. 제라툴 어디 갔지? 내가 한 번 해봐야겠는데."라고 대답하였습니다.

[영웅 독점 인터뷰] 짐 레이너 편 스타크래프트

• 대체역사소설 <임페리얼 코리아: 대한제국 대백과사전> 분극 방어막 : 대한제국 연구소에서 분극 방어막이라는 기술을 개발했는데, 금속판에 전극을 가해 분극시켜서 접촉한 에너지 파장을 분산시킵니다. 주로 레이저 방어에 특화되어 있으며, 운동에너지를 이용한 타격은 방어하지 못합니다. 3부에서 등장하는 적 외계인들은 함 외부에 자기장을 형성하여 레이저를 비껴내는 방어막을 사용하지만 분극 방어막 쪽이 방어력과 에너지 효율이 더 높은 것으로 묘사됩니다.

저자인 안도열 교수님은 실제로 물리학자에다가 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 교수이다. 국내 양자 컴퓨터 연구 분야의 권위자이다. 후속작은? 안 나올 예정. 왜? 저자분께서 "교수가 나랏돈으로 연구비 줘놨더니 하라는 연구는 안 하고 이상한 공상과학 소설이나 쓰면서 시간 낭비한다"고 주변인들에게 하도 꼽을 먹어서 집필을 놓으시고 본업에 집중하시는 바람에... 제발 문단으로 돌아오세요 교수님...

도서 <최재천의 희망수업> 72p : 하버드 대학 총장 출신 애벗 로런스 로웰 교수는 말한다. "학자를 놀려야 한다. 여러 다른 분야에 있는 학자들을 한데 모아놓고 잡담하며 놀게 해줘야 거기서 불꽃이 튀어 새로운 학문이 탄생한다."

우리나라에서 양자 역학이랑 양자 컴퓨팅 분야 최고 권위자가 Sci-fi를 안 써주시면 장래 이 나라 과학 인재는 어디에서 나올꼬?

이온 추력장치 (Ion Thruster)

전기장으로 끝없이 가속하여 우주를 비행하는 엔진과 추력장치

이온 추진기는 전기장으로 가속된 이온을 분사해 추력을 얻습니다.

화학 로켓보다 효율이 10배 높지만 추력이 약해 장기 가속이 필요합니다.

SF가 아닌 실제 현실에서는...

• NASA의 DAWN 탐사선(세레스·베스타 탐사)에 사용
• 최대 추력 0.5N(사과 1개 들 정도의 힘)

SF에서는?

핵융합/반물질과 결합해 성능이 극대화됩니다.

• 영화 <스타워즈> 시리즈 이온 드라이브 (Ion drive) : 광속에 가까운 속도로 가속한 하전입자를 분사하여 그 반작용으로 추진하는 기관입니다. 스타워즈 세계관에서 가장 흔한 아광속 추진기관으로, 대부분의 우주선이 이온 플라즈마 드라이브를 추력장치로 사용하고 있습니다. 보통 푸른색의 불꽃을 뿜는 것으로 묘사되나 붉은색, 노란색 등의 바리에이션이 있습니다. 반중력 엔진보다 훨씬 출력이 강하고 중력권 바깥에서도 가동이 가능하지만, 작동하면서 약하지만 방사성을 띤 부산물을 생성하고 분사하는 이온 자체가 전자기기에 악영향을 미치는 문제가 있습니다. 때문에 기본적으로 대기권 내에서는 쓰지 않습니다.

임페리얼급 스타 디스트로이어의 이온 드라이브.

난 그냥 AI 딸깍질로 쉽고 편하게 재미있는 SF 용어 정리 게시물을 포스팅하고 싶었을 뿐인데! 어쩌다가 내 이틀이 삭제된 거지?

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