물리학도가 들려주는 인터스텔라를 더 재밌게 보기 위한 18가지 이야기

in #kr4 years ago (edited)

The English version is posted here.

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영화를 보면 혼자 되뇌거나 직접 얼굴을 마주보고 이야기 나누는 걸 선호하는 편입니다만 인터스텔라 개봉 당시 영화를 본 지인들의 리뷰 요청을 개인적으로 많이 받았습니다. 물리학을 전공했지만 관련 내용을 깊게 공부한 것은 아니라 조금 주저했지만 영화에서 다룬 시공간, 성간여행, 일반 상대성 이론 등 현대 물리학의 이론적 토대와 배경에 대해 물리학도 입장에서 최대한 쉽고 재밌게 전달하고 싶었기에 글을 남기게 되었습니다. 처음 페이스북에 작성하게 된 제 인터스텔라 영화 리뷰 포스팅이 여러 곳에 퍼지면서 많은 주목을 받게 되었고 이후 인터넷 언론을 통해서도 소개된 바 있어 이번 기회에 스팀잇 여러분들께 선보이고자 합니다. 이해하기 쉽도록 수식을 포함하지 않고 말로 풀어 적었기에 관심 있는 사람들이 읽으시고 도움이 되었으면 합니다.

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1. 특수 상대성 이론

상대성 이론이 어렵다고 하는 것은 절대적으로 믿고 있던 진리가, 사실은 진리가 아니었다는 점을 받아들여야하기 때문입니다. 아리스토텔레스는 세상의 모든 물체는 정지해있는 것이 본질이라고 생각했지만 갈릴레이는 정지 상태란 본질적으로 존재하지 않는다고 생각했지요. 상대성 이론서로 다른 속도로 움직이는 두 물체 사이의 관계에 대해 설명하는 학문입니다. 움직이는 두 사람이 상대방을 바라볼 때 생기는 속도 차이를 상대속도라고 하는데요. 상대속도가 일정한 경우가 특수 상대성 이론에 해당합니다. 시간은 단지 사건이 일어난 순서가 아니랍니다. 정지해 있는 사람과 움직이고 있는 사람 간에 서로 사건의 순서가 달라집니다. 즉, 시간이 다르게 흐른다는 뜻이지요. 어떤 사건이 일어난 순서와 시간을 이야기할 때 그 사건을 누가 관측하고 있느냐를 지정하지 않으면 시간이라는 것이 의미가 없습니다.

수식 없이 직설적으로 특수 상대성 이론을 설명하자면 다음과 같습니다.

등속으로 움직이는 물체를 보면
(1) 물체에서의 시간이 느리게 가고
(2) 물체의 길이가 축소되어 보이고
(3) 물체의 질량이 증가되어 보인다.

즉, 시간과 공간은 절대적인 물리량이 아니라 측정하는 기준 계에 따라 달라지는 상대적인 물리량입니다. 시간과 공간은 독립적인 변수가 아니라 서로 밀접하게 연관되어 있습니다.

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2. 일반 상대성 이론

특수 상대성 이론이 일정한 속도로 멀어지거나 가까워지는 두 물체의 관계를 설명하는 것이었죠. 한편, 일반 상대성 이론은 특수 상대론에서 다루는 일정한 상대속도의 제한을 없애고 이를 일반화한 것이라고 할 수 있습니다. 상대속도가 일정하다는 특수한 조건이 사라지면 무엇을 고려해야 할까요? 바로 가속도입니다!

중력은 일정한 가속도 운동이 일어나는 대표적인 경우라고 있습니다. 중력을 도입하기 위해서는 상대 가속도의 도입이 필요하답니다. 아인슈타인은 이 상대 가속도에서 출발해 일반 상대론과 중력이론을 제안했죠. 특수 상대성 이론에서 4차원 시공간(민코프스키 공간)을 도입하여 시간과 공간을 동일한 물리량으로 다룰 수 있었는데요. 물질과 에너지 역시 동일한 물리량을 취급할 수 있습니다. 신기하죠? 시간, 공간, 물질, 에너지 4가지의 서로 다른 물리량을 동일한 물리량으로 보고 각각이 절대적인 물리량이 아니라 서로 변환될 수 있는 상대적인 물리량으로 생각하는 것이 일반 상대성 이론의 출발이랍니다.

(1) 시간은 공간과 같은 물리량이다. (시간 = 공간)
(2) 질량을 가진 물질은 에너지로 변환될 수 있다. (에너지 = 물질)
(3) 질량이 있는 물질 주변의 공간이 휘어진다. (물질 = 공간)

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중력이라는 힘을 미치는 중력장 내의 에너지는 공간을 휘어지게 만듭니다. 우리가 사는 공간은 중력에 의해 휘어져 있고 시간도 중력에 의해 느리게 갑니다. 공간이 휘어진 정도(곡률)가 물질의 질량을 결정하고, 그 공간은 물질의 운동을 결정합니다.

하나의 운동 법칙이 모든 시공간에 똑같이 적용되려면, 중력을 받는 시공간은 휘어져야만 합니다. 따라서 운동 법칙의 절대성을 고수하기 위해 시공간에 상대성을 부여하는 것이죠. 가속 운동을 하는 물체 혹은 중력장에 영향을 받는 물체의 시간이 느리게 간다는 결론에 도달합니다.

일반 상대성 이론이 인터스텔라 영화에서 가장 핵심적인 요소라는 것, 다들 감이 오시나요?


3. 블랙홀

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일반 상대성 이론은 블랙홀의 존재를 예견하는 결정적인 역할을 합니다. 블랙홀은 중력이 엄청나게 큰 별의 일종인데요. 태양계 내에서 질량이 큰 태양 주위를 지나는 빛은 중력으로 인해 약간 휘어지는 정도이지만, 블랙홀 주위를 지나는 빛은 엄청나게 휘어져서 소용돌이를 치며 결국 블랙홀 안으로 빨려 들어가버립니다. 한번 블랙홀 안으로 빨려 들어간 빛은 밖으로 다시 나올 수 없기에 우리 눈에는 검게 보이지요.

특수 상대성 이론에서 물질과 에너지가 동일한 물리량으로 변환될 수 있다는 점을 시사했다시피 블랙홀로 빨려든 에너지는 질량으로 변환되고 이 질량은 공간을 더욱 휘게 만듭니다. 쉽게 말해 중력장(휘어진 공간)이 에너지고 이 에너지를 질량으로 환산하면 그 질량이 또 추가적인 중력장을 형성한다는 것인데요. 즉, 중력장이 중력장을 만드는 셈이죠!

인터스텔라 영화에서 블랙홀에 준하는 강력한 중력장을 갖는 행성에서 시간이 극도로 느리게 가는 이유거대한 파도가 벽처럼 서있는 현상 모두 과학적으로 설명이 가능합니다. 실제로 조수간만의 차는 중력 때문이랍니다.

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우리가 잘 알고 있는 스티븐 호킹이 바로 양자장론을 휘어진 공간에 도입하여 블랙홀 관련 이론에 크게 기여하였습니다. 우주론과 양자 중력 연구를 통해 블랙홀 열역학을 크게 발전시켰지요. 우주가 물리 법칙이 작용한 결과로 자연스럽게 탄생되었음을 풀어 설명하는 그의 저서 위대한 설계 (The Grand Design)를 추천합니다.

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4. 특이점

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광속 불변의 법칙, 많이 들어보셨죠? 그 무엇도 광속을 초월하는 운동 속도를 낼 수 없습니다. 광속은 중력의 인력 작용을 무시할 만큼 빠른 속도이거든요. 참고로 빛은 질량이 0이며 질량을 가진 물질이 광속을 내려면 이론적으로 무한대의 에너지가 필요하답니다.

어떤 항성이 쪼그라드는 것을 상상해보겠습니다. 점점 응축해서 점에 가깝게 붕괴한다면 어떻게 될까요? 밀도가 극적으로 높아지고 중력도 극적으로 커집니다. 그렇게 되면 중력에서 탈출할 수 있는 것들이 없게 되겠지요. 심지어 빛조차요! 이런 응축된 지점을 특이점이라고 부릅니다.

시간, 공간, 물질, 에너지 모든 것이 이 특이점에 응축되었다가 사라집니다. 절대적인 무(無)이면서 동시에 전부(全部)인 심오한 상태이죠. 물리학적으로 이룩한 위대한 공식들이 바로 이 특이점에서 무용지물이 됩니다. 물리 법칙들이 특이점의 존재를 허용할 수가 없다는 것입니다.

여기서 엄청난 혼란이 옵니다. 완벽하게 구형으로 이루어진 이상적인 항성뿐만 아니라 실제로 관측 가능한 항성에서도 특이점이 발견되거든요. 그 어떤 항성도 붕괴하는 순간 항상 특이점이 나타납니다. 물리 법칙이 적용되지 않는 특수한 지점, 시간도 공간도 물질도 에너지도 존재할 수 없으면서 동시에 존재하는 상태인 이 특이점 때문에 그동안 쌓은 물리학적 업적들을 버려야만 할까요?


5. 빅뱅이론

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우주 전체의 경계가 축소되는 지역에 갇히게 되면 특이점이 발생하는데요. 이는 붕괴하는 항성의 경우이죠. 실제 항성의 붕괴로부터 특이점의 존재가 입증됩니다.

휘어지는 시공간 좌표에서 시간을 역행하는 방향으로 생각해보겠습니다. 공간에 밀집된 물질을 시간을 통해 되돌아본다면? 그리고 그 곳에도 특이점이 존재한다면? 붕괴의 역반응은 대폭발 즉, 빅뱅입니다!

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물론 이 친구들은 아닙니다.
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다시 본론으로 돌아와서, 빅뱅은 1948년 조지 가모프, 랄프 앨퍼, 로버트 허만에 의해 처음 예견되었으며, 실제로 아노 앨런 펜지어스와 로버트 우드로 윌슨이 빅뱅의 잔여 우주 배경 복사를 실험적으로 관측하여 1978년 노벨상을 수상한 바 있습니다.


6. 웜홀과 화이트홀

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블랙홀의 존재로 인해 물리학자들은 웜홀과 화이트홀의 존재를 조심스럽게 제안하였습니다. 모든 것을 빨아들이는 블랙홀이 있다면 그것을 뱉어내는 화이트홀도 있을 것이라는 가정인데요. 웜홀은 블랙홀과 화이트홀을 잇는 통로이며 블랙홀을 통해 웜홀에 진입하면 화이트홀이 있는 곳까지 시공간 이동이 가능하다는 것입니다.

그러나 지금까지 블랙홀의 존재만이 입증되었을 뿐, 웜홀과 화이트홀의 존재는 증명된 바가 없고 오히려 실재할 수 없는 것으로 받아들여지고 있습니다. 그 이유는 바로 호킹의 블랙홀 증발이론 때문인데요. 호킹 복사라고도 불리는 이 연구 내용은 기존의 블랙홀에 대한 해석을 뒤엎습니다.

호킹 복사가 사실이라면, 쌍소멸의 일부를 끌어당겨 순방출이 발생하므로 블랙홀이 에너지를 무한정 흡수하는 것이 아니라 입자를 방출할 수도 있고 에너지를 잃어버릴 수 있기 때문에 웜홀과 화이트홀은 존재할 수가 없습니다.

호킹 복사가 사실이 아니라도, 시공간 지평선 너머로 중력에 대한 탈출 속도가 빛의 속도보다 빠르게 되어 웜홀 반대쪽에 도달할 가능성이 극히 낮고 애초에 웜홀을 지나가는 물질은 시공간 안에서 뒤틀려 형체를 유지하기도 쉽지 않습니다.

이러한 현대 물리학 동향을 따른 까닭인지 영화에서는 화이트홀 자체는 언급조차 하지 않았고 성간여행을 위해 필요한 웜홀의 존재는 5차원의 다른 조력자를 도입하여 설명하며 시공간을 잇는 좁은 통로 정도로만 설정하였답니다.

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참고

블랙홀의 존재가 입증되었다고 표현한 것은 이론적으로 블랙홀을 예측하고 실험적으로 이를 관측하여 검증했기 때문인데요. 다음은 블랙홀의 존재를 관측을 토대로 확인할 수 있는 내용입니다.

Astronomers have found convincing evidence for a supermassive black hole in the center of our own Milky Way galaxy, the galaxy NGC 4258, the giant elliptical galaxy M87, and several others. Scientists verified the existence of the black holes by studying the speed of the clouds of gas orbiting those regions. In 1994, Hubble Space Telescope data measured the mass of an unseen object at the center of M87. Based on the motion of the material whirling about the center, the object is estimated to be about 3 billion times the mass of our Sun and appears to be concentrated into a space smaller than our solar system. For many years, X-ray emissions from the double-star system Cygnus X-1 convinced many astronomers that the system contains a black hole. With more precise measurements available recently, the evidence for a black hole in Cygnus X-1 — and about a dozen other systems — is very strong. (http://hubblesite.org/)

위에서 확인하실 수 있다시피, 블랙홀은 시각적으로 관측하는 것이 아니라 은하 궤도를 도는 기체 구름의 속력을 통해 그 존재를 확인하는 것입니다. 엄밀히 말하자면, 관측 자료를 통해 블랙홀의 존재를 ‘입증’하는 것이죠.

몇 년 전까지만 해도 수학적으로 블랙홀이 존재할 수 없다고 주장하는 학설도 제기되어 위 관측만으로 블랙홀의 존재를 완벽하게 확신할 수 없는 상황이었지만, 지난 16년 2월 레이저 간섭계 중력파 관측소 즉 LIGO 에서 중력파를 최초로 관측하여 서로 공전하는 두 개의 블랙홀, 즉 블랙홀 쌍성의 존재와 그들의 병합을 확인하였고 이는 블랙홀에 대한 최초의 직접적 관측이자 일반 상대성 이론 예측의 증명에 해당하므로 사실상 블랙홀의 존재는 입증되었다고 볼 수 있습니다.


7. 5차원

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주인공 쿠퍼 박사는 블랙홀 속에서 구현되는 5차원 세상을 직접 경험하고 5차원 세상 조력자들의 도움으로 시공간을 뒤틀어 과거의 자신과 딸에게 중력을 매개로 정보를 전달합니다. 개인적으로 여기서 가장 큰 SF 영화 특유의 설정이 가미되었다고 생각합니다. 즉, 영화적 허용을 한 것이라고 볼 수 있지요.

블랙홀의 존재를 수용하더라도 영화에서처럼 외부의 조력자들에 의해 생성된 성간여행이 가능한 웜홀은 현실에서 존재하지 않습니다. 또한, 인류가 블랙홀에 실제로 다가간 적도 없지요. 먼 미래에 과학기술이 더 발전하여 블랙홀 근처에 근접하는 인류가 있다 하더라도 그 안에서 무슨 일이 일어나는지 정확히 확인하여 블랙홀 밖으로 그 정보를 전달할 방법이 존재하긴 할지 의문이 듭니다.

또한 블랙홀 내부에서 시간, 공간, 물질, 에너지 등이 뒤엉켜 있는 것만 표현하였지 주인공이 신체적으로 정신적으로 멀쩡히 존재하는 것도 어불성설입니다. 중력을 매개로 시간, 공간, 물질을 뛰어 넘는다 해도 성간여행을 통해 적어도 수 십 광년 이상 떨어져 있는 곳, 그것도 미지의 블랙홀 속에서 주인공이 마침 딸의 방과 중첩된 시공간 속에 우연히 자리하게 된 것도 너무나 극적입니다. 이 모든 것을 영화 속에서는 5차원 세상 조력자들의 도움으로밖에 설명하지 못하지요.

세상에나 마상에나
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따라서 블랙홀 진입 이후부터는 물리학적 근거를 찾아보기 힘듭니다. 그래도 영화적 허용을 통해 가족의 사랑이 시공을 초월할 수 있다는 전제를 받아들이도록 해볼까요. 어쩌면 크리스토퍼 놀란 감독이 영화를 통해 전달하고 싶은 메시지가 그것이 아니었을까요.


8. 인과율

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양자역학적으로 측정이 상태에 영향을 미친다는 코펜하겐 해석에 대해 다뤄보겠습니다. 양자 상태는 여러 가지 고유값을 가지는 서로 다른 고유 상태가 중첩되어 존재합니다. 그리고 측정 혹은 섭동 등의 행위는 양자 상태를 붕괴시켜 허용된 고유상태 중 특정한 하나로 확정되게 하지요. 고유 상태 중 어떤 상태로 확정될지 알 수 없습니다. 다만 확률적으로 추정할 수만 있다. 자연 현상이 확률의 지배를 받는다는 것을 의미합니다.

둘 이상의 양자 상태를 밀접하게 연관시켜 서로 엮인 상태를 양자 얽힘 상태라고 한다. 측정하기 전까지는 두 입자의 상태를 알 수 없지요. 하지만 측정을 하는 순간, 어떤 계(system)의 상태가 결정되고 이는 즉시 그 계와 얽혀 있는 다른 계의 상태까지 결정하게 됩니다. 마치 정보가 순식간에 한 계에서 다른 계로 순간이동한 것처럼 말입니다!

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공간적으로 멀리 떨어져있는 두 물체는 절대 서로 직접적으로 영향을 줄 수 없다는 물리학 원리를 일컬어 국소성이라고 합니다. 서로 영향을 주고받기 위해서는 어떤 형태로든 정보를 주고받아야 하고 그런 정보의 전달은 상대성 이론에 의해 빛보다 빠른 속도로 이루어질 수 없다는 원리이지요.

예를 들어, 태양을 기준으로 공전하는 지구를 생각해보겠습니다. 태양, 지구 사이의 만유인력으로 공전이 이루어지고 있습니다. 만약 태양이 어느 순간 우주에서 갑자기 팟!하고 사라져버린다면 지구의 운동은 어떻게 될까요? 고전적으로 따지면 태양이 사라지는 순간 그 즉시 지구는 공전 궤도를 벗어나 직선 운동을 한다고 생각할 수 있습니다. 그러나 상대성 이론을 고려하여 국소성의 원리를 적용하면 태양이 사라진 직후 그 영향이 빛의 속도로 전파되어 지구에 닿게 되는 순간 지구의 직선 운동이 시작되는 것입니다.

알버트 아인슈타인(E), 보리스 포돌스키(P), 네이선 로젠(R) 등의 물리학자들은 물리적으로 실재하면 반드시 이러한 국소성을 가져야한다EPR 이론을 내세워 코펜하겐 해석에 대해 직접적으로 반박합니다. 얽힘 상태에 있는 두 양자 상태에서 한 쪽의 상태가 결정되면 다른 쪽의 상태에 바로 영향을 주기 때문에 국소성의 원리에 위배된다는 것이지요.

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결국 존 스튜어트 벨의 실험을 통해 양자 얽힘 상태는 국소성의 원리가 적용되지 않고 정보가 계의 주위를 통하지 않고도 매개될 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. EPR 이론은 모든 물리계에 적용될 수 있는 진리가 아니었고 양자 얽힘 상태에서는 설명이 되지 않습니다. 때문에 EPR 역설이라는 이름으로 남아있으며 인과율의 역전과 동시성의 파괴와 관련하여 함께 자주 언급되고 있지요.

신은 주사위 놀이를 하지 않는다고 말했던 아인슈타인. 양자역학의 시초라고 할 수 있는 상대성 이론을 발표하였지만 정작 자연 현상이 확률의 지배를 받는다는 것을 공리로 하는 양자역학에 가장 부정적인 입장을 보였죠. 아인슈타인이 틀린 말을 하기도 했다니 의외지요?

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국소성의 원리에서 자유로운 양자 얽힘 상태는 하나의 입자의 상태가 다른 입자의 상태를 즉시 결정할 수 있음을 보여줍니다. 인과율에 관해 생각해보면서 시공간을 초월하는 것은 결국 인간의 사랑이라는 설정을 수긍한다면 가족 간의 사랑이라는 강한 얽힘이 블랙홀 속에 펼쳐진 5차원 공간 속에서 서로를 잇는 배경이 되지 않았을까 생각해봅니다.

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9. 중력 방정식

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영화에서 중력 방정식이 지구를 구하는 열쇠인 것처럼 초점을 맞추지요. 저는 영화 중반까지만 해도 그 중력 방정식이 자연계의 4대 힘(중력, 전자기력, 약한 핵력, 강한 핵력)을 통합한 대통일장 이론시간, 공간, 물질, 에너지를 더한 초끈이론(만물의 이론, theory of everything)인 줄로만 알았습니다만, 영화 후반부로 갈수록 정확히 그 실체가 무엇인지 가늠이 가지 않더군요.

영화에서 말하는 플랜 A를 실행하기 위해서라면 아마 만물의 이론이 맞지 않을까 짐작해보지만 만물의 이론에 대한 방정식을 푼다고 하더라도 기술이 이론을 따라잡을 만큼 진보하려면 현실적으로 해결해야할 요건들이 너무나 많습니다. 그러나 영화에서는 중력 방정식을 통해 불과 반세기도 되지 않아서 인류가 살아갈 새로운 터전을 위한 기술을 개발한 것처럼 그려져서 상당히 낯설었습니다.

무엇보다, 중력 방정식을 완성하기 위해서는 필연적으로 블랙홀 내부의 특이점에 대한 관측 데이터가 필요한 것은 사실이나 결국 그 마저도 블랙홀 속 5차원 조력자를 통해 간접적으로 전해진 것이기 때문에 현실적으로 대통일장 이론의 완성이 힘들다는 것을 넌지시 인정하는 듯해서 내심 안타까웠습니다.


10. 절대자

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5차원 세계에 존재하는 조력자에 대해 절대자 혹은 신의 존재에 대한 암시라고 해석하는 분들이 계십니다. 애초에 블랙홀 진입 이후의 모든 상황 설정은 영화적 허용일 뿐입니다. 블랙홀 너머로 과거의 자신에게 접근하는 것처럼 시간, 공간, 물질, 에너지를 초월한 5차원의 조력자 역시 인간의 다음 세대에 진보한 존재라고 언급되고 있을 뿐, 그 어디에도 절대자 혹은 신에 대한 암시는 없습니다.

개인적인 논평을 해보자면, 세상 만물과 물리 법칙을 창조한 신이 존재한다면 그 자체로 문제가 발생합니다. 세상 만물과 물리 법칙에 신이 자유롭지 않은 존재라면 그 자체로 신의 존재가 모순이 되고, 반대로 자유로운 존재라면 그 신이라는 존재가 무에서 발생할 수 없기 때문에 신을 창조한 초월신, 초월신을 창조한 그 상위의 초월신의 존재가 필요로 하는 순환 논리에 빠지게 되니까요.

그럼에도 불구하고 종교적인 요소를 굳이 이 영화에 부여하고 싶다면 어쩔 수 없지만, 과학의 논리와 종교의 신념을 동일선상에 두고 SF 영화에 적용하지 않는 것이 좀 더 객관적이지 않을까 생각해봅니다.


11. 통신

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웜홀을 통과한 이후부터 통신 기능이 망가져 수신만 가능하고 송신이 불가능하다는 설정이 들어있긴 하지만 아무리 빠르게 전송을 하더라도 전자기파 통신을 하는 이상 광속을 초월하여 정보를 주고받을 수 없습니다.

웜홀을 통한 성간여행을 하게 된다면 시공간 저 너머로 통신하는 방법이 있을까요? 적어도 영화에서처럼 수신만이라도 가능한 것을 맞을까요? 반대로 웜홀 너머에 있던 행성 개척 대원들은 어떻게 데이터를 보내왔던 것인지 이 부분은 여전히 의문이 남습니다.

훗날 양자 정보 시대가 실현되어 양자 통신이 가능하게 되었더라도 웜홀 너머로까지 양자 얽힘 상태가 안정적으로 그리고 신뢰할 수 있을 정도로 유지될지 의심스럽습니다. 웜홀을 통한 성간여행이 가능한 영화의 설정을 받아들인다면 어느 정도 납득해볼만 하긴 하겠네요.


12. 우주선

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우주선 조종 실력이 아무리 뛰어나더라도 폭발 사고로 인해 궤도를 이탈하여 빠르게 회전하는 우주 정거장에 우주선을 도킹하는 장면은 지나치게 극적이었죠. 도킹 이후 연료를 얼마나 사용한지는 모르겠으나 엔진을 분사해서 크기와 무게가 수십 배 차이나는 정거장을 안정화시키는 장면도 수긍하기 힘들었습니다.


13. 지구

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영화 속에서 지구는 극심한 기후변화, 병충해, 식량난에 시달립니다. 황사는 자연재해 수준의 모래폭풍에 가깝고 이로 인해 기관지 건강에 악영향을 미치고 작물 종자는 멸종되어 가지요.

그런데 그 와중에 잘만 사용하고 있는 전기, 멀쩡히 돌아다니는 자동차, 우수한 성능의 컴퓨터, 지금에 비해 훨씬 진보한 로봇까지, 식량난에 시달려 학교에서 농업 위주의 교육을 하고 소수의 공학자들만 남았다는 설정에 비해 너무 어색한 풍경이었죠.

거기다 재난 수준의 황사가 불어 닥치는데 학교 주변 도로는 깨끗하고 야구 경기도 하면서 수도에서는 맑은 물이 나오니 갸우뚱할 수 밖에 없었습니다.


14. 미국식 영웅주의

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영화 곳곳에 잊을만하면 등장하는 천조기에 눈이 갔습니다. 지구를 구원하고자 등장하는 인물들 역시 모두 NASA에 속한 미국인이죠. 극단적인 형태는 아니었지만 미국식 영웅주의 색깔이 의도적으로 드러나는 것 같아서 조금 아쉬웠습니다.


15. 배우, 대사

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영화 종반부의 정점에 도달하기까지 자칫 지루하게 느껴질 수 있는 이야기 이음새를 보다 자연스럽고 극적으로 받아들일 수 있도록 해주는 배우들의 열연이 빛이 났습니다. 주옥같은 명대사가 끊임없이 흘러 나와서 모두 음미하지 못한 것이 아쉬울 정도였죠. 그 중에서 제일 기억에 남는 대사를 적어 봅니다.

순순히 어두운 밤을 받아들이지 말라

저무는 하루에 소리치고 저항하라

분노하고 분노하라, 사라져가는 빛에 대해


16. 시각화

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SF 영화 완성도에 큰 영향을 미치는 것은 바로 영상미가 아닐까요. 넓게 펼쳐진 우주, 웜홀을 통한 시공간을 가로지르는 성간여행, 블랙홀의 휘어진 시공간 지평선, 블랙홀 속의 무한한 단방향 배열로 이루어진 5차원 세계 등의 초현실적인 상황을 시각화하는데 큰 노력을 하였고 실제 물리학적 사실관계를 반영하였기에 높은 점수를 주고 싶습니다.


17. 총평

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대중에게 쉽게 다가가기 힘든 물리학, 그 중에서도 일반 상대성 이론을 굉장히 섬세하게 표현하였고 물리학적 사실들을 내재하여 매우 정교하게 반영하였습니다.

시공간, 차원을 넘나드는 모험을 그린 SF 영화 속에서 인류의 존속, 가족의 사랑 모두가 적절히 녹아들면서 간절한 정서로 승화되어 놀라운 완성도와 현실감을 느끼게 해주었지요.

신선한 발상과 훌륭한 영상미 모두가 경이롭게 느껴집니다.

향후 우주와 성간여행을 소재로 제작되는 영화에 있어 인터스텔라는 뛰어 넘어야 할 하나의 거대한 도전 과제로 남지 않을까 싶습니다.


18. 세 줄 요약

(1) 오랜만에 물리 덕후 제대로 흥분하게 만든 SF 영화
(2) 소재와 영상 모두에 물리학적 사실들이 정교하게 반영되어 감탄
(3) 인류의 존속, 가족의 사랑이 담긴 시공간 차원을 넘나드는 모험


  • 본문을 작성하는데 있어 킵 손 저서 인터스텔라의 과학 (The Science of Interstellar) 을 참조하였음을 밝힙니다.

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# YHH
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안녕하세요! 반갑습니다!!! 같은학교 대학원생분을 여기서 보네요!

혹시 2014년도에 관련 글을 한번 올리셨지않나요? 저가 건너건너 글로 한번 읽었던 기억이나서 혹시 같은분이신가 해서요!

보팅하고 팔로우 하고 갑니다~

네 그렇습니다. ㅎㅎ 14년도에 작성한 것을 조금 더 살을 붙이고 새로 알려진 사실들을 추가하여 작성한 것입니다. 같은 학교 사람을 만나니 반갑네요! 저도 팔로우 하겠습니다~

인터스텔라를 굉장히 재미있게 본 사람으로써, 영화를 다시 떠올리며 생각해보게 되었습니다. 영화에 나오는 장면들이 마법처럼 느껴졌는데 실제 물리적 사실들이 제대로 반영되었다니 신기하고 놀랍네요 ! ˘◡˘

맞아요~ 물리적 사실이 반영되었다 해도 영화에 나오는 장면들은 정말 마법같죠! ㅎㅎㅎ

우와
대단하네요
이런 글이 아직 많은 사람들이 못보고 있어서 안타깝습니다.
저라도 리스팀해서 노출시킬께요^^

리스팀 해주신다니 영광입니다! 나름 공들여 적었는데 많은 분들이 읽으시고 도움 되었으면 합니다 ㅎㅎ 감사해요!

굉장하네요. 잘 읽었습니다.

감사합니다 ㅎㅎ 뿌듯하네요

저도 이영화를 보고 쇼킹했었죠...;; 정말 사실을 바탕으로 감독이 연출을 했다는 설도.. 놀라웠습니다... 그리고는 한편으론 정말 별과 별의 여행을 할려면.. 저럴수도 있겠구나 하는 생각마져 들게끔.... 흠...

정말 저 말이 맞다면... 무섭습니다...그 우주의 끝은 어딜지...;;

팔로우및 봇팅 신청 하구 갑니다...^^

크리스토퍼 놀란 감독의 역작이라고 할만큼 많은 공과 시간을 들인 작품이지요 ㅎㅎ 우주의 끝을 상상하면 정말 아득하기만 합니다. 재밌게 봐주셔서 감사합니다. 저 역시 팔로우 하겠습니다. 반갑습니다!

와 재밌는 포스팅 잘 봤습니다!
벽처럼 서있는 파도가 실제로 가능하단거 놀랍네여 ㅋㅋ
특이점 부분도 진짜 재밌는 것 같습니다. 와 그런 게 존재하다니 진짜 놀라울 따름이네요 ..

근데 양자컴퓨터라는게 기존 디지털 컴퓨터의 암호체계를 순식간에 무너뜨릴 수 있다던데 사실인가요? 겁나 빠르기 때문에 가능한건지 ;; ㅋ

양자 컴퓨터는 단순히 빠른 연산이 가능하다라고만 할 수 없습니다. 연산 체계 자체가 전혀 다른 방식을 이용하는 컴퓨터입니다.

우리가 일반적으로 사용하는 개인용 컴퓨터는 물론 현존하는 최고의 슈퍼컴퓨터 모두 고전적인 정보처리 방식과 통신이론을 따릅니다. 이는 모든 상태의 결정과 변화가 일의적(一義的)으로 진행되는데요. 쉽게 설명하자면, 기본적으로 한 번에 한 단계씩만 연산이 가능한 방식이라고 할 수 있습니다.

반면에 양자 컴퓨터는 모든 가능한 상태가 중첩되게 얽힌 상태를 이용합니다. 물리계가 서로 분리됐음에도 불구하고 어느 한쪽의 상태가 결정되면 다른 쪽 상태도 그 결과에 따라 필연적으로 결정되는 양자 얽힘이라는 현상을 이용한 것이죠. 양자 얽힘에 관해서는 본문에서도 간단히 설명했으니 다시 한 번 읽어보시면 도움이 될 것 같습니다. 이 경우 단 1번의 조작으로 모든 가능한 상태를 조작할 수 있고 이를 양자 병렬성이라 합니다.

양자 병렬성은 양자 정보처리, 양자 통신이론, 양자 암호론 등 기존의 컴퓨터가 해결할 수 없는 문제들을 해결할 수 있게 해주는 역할을 합니다. 이러한 양자 정보처리, 양자 통신이론, 양자 암호론 등에 있어 현재까지 이론적인 연구는 상당히 진행된 상태입니다. 다만, 이를 동작하는 양자 컴퓨터를 만들기 위해서는 아직 기술적으로 극복할 단계가 많지요.

조만간 양자 컴퓨터에 관련해서 포스팅을 해보도록 하겠습니다! 팔로우 해주시면 다음 기회에 찾아가도록 할게요~

와 답변 감사합니다! 당연히 이미 팔로우 중입니다. 엄청난 컨텐츠를 생산하시니까요. 앞으로도 그러실 것 같은 느낌이 들구요 ㅋ

양자병렬성과 1번의 조작이라 함은 .. 지금 중국의 엄청난 규모의 비트코인 공장에서 수많은 그래픽카드들이 신음하며 푸는 높은 난이도의 문제를 양자컴퓨터가 굉장히 짧은 시간에 풀어버릴 수 있다는 거로 이해되는데 맞는 거겠죠?

양자컴퓨터의 성능으로는 블록체인 암호화폐의 '공개키'(즉 지갑주소)에서 '개인키'를 유추해내는데 굉장히 적은 노력이 필요하기 때문에 블록체인 암호화폐 시스템이 위기를 맞을 수도 있다.

<- 문돌이고 과학을 잘 몰라 이렇게 피상적인 수준으로 이해하고 있는데, 혹시 얼추 그럴듯하게 이해한게 맞는건지 궁금하네요.

답변 정말 감사드립니다! 중복보팅 같은게 가능하다면 200% 파워업으로 풀보팅 드리고 싶은데 제가 그지라서 그게 안되네요 ㅜ

이미 팔로우해주시고 계셨군요 ㅎㅎ 감사합니다!

그렇습니다. 다만 연산이 단순히 빠르다가 아니라 동시에 병렬적으로 처리할 수 있다는 점이 핵심입니다. 그러나 블록체인이 앞으로 거대해지면 질수록 그 보안성도 덩달아 커지는 셈이고 차세대 기술도 등장하게 될 테니 양자컴퓨터를 걱정하여 암호화폐 시스템의 위기를 논할 수는 없을 것 같습니다.

앞서 말한 양자컴퓨터의 양자 병렬성이 유의미하게 구동 가능해지기까지 현재로서는 많은 기술적 난관이 있습니다. 양자 얽힘 상태를 유지하는 것 자체가 매우 힘들거든요. 가령 n개의 양자를 온전하게 얽힘 상태를 유지한 채로 정보 처리를 할 수 있어야 n-bit 연산이 가능합니다. 지금은 2개 혹은 4개 정도 숫자의 양자 얽힘 상태를 이용하여 2bit 혹은 4bit 연산을 하는 것이 한계입니다. 그마저 상용화 된 것이 아닌 여러 차례 시도 끝에 실험적으로 한 번씩 얻어내는 정도이니까요.

좀 더 근본적으로 전해드리자면, 양자 컴퓨터는 미시 세계의 전자나 광자 같은 양자를 이용해 양자 정보의 기본 단위라고 할 수 있는 ‘큐비트’를 만들어야만 합니다. 모든 물질은 입자와 파동의 서로 다른 두 가지 성질을 갖는데 파동 성질이 강한 양자는 전송은 어려우나 연산이나 측정이 원활한 반면 입자 성질이 강한 양자는 전송은 효율적이지만 연산이나 측정에서는 오류가 잦지요. 때문에 성질이 상반되는 이 둘을 엮어 서로 다른 양자 여럿을 얽힘 상태로 만든 큐비트를 다루는 과정은 상당히 어렵습니다. 또한, 이러한 큐비트 간의 강한 상호작용을 유도하여 원활하고 정확하게 전송하는 양자 전송 소자 구현은 더더욱 어려운 일이지요. 즉, 양자 전송 소자를 실질적으로 구현하는 단계가 바로 양자 컴퓨터를 실현하는 첫 단추가 되며, 그러한 양자 전송 소자를 직접(integration)하여 양자 컴퓨터를 완성할 수 있는 것입니다.

적다 보니 다음에 양자 컴퓨터에 대해 다룰 내용을 모두 다룬 것 같네요. 덕분에 다음 포스팅은 조금 더 일찍 할 수 있을 것 같네요. ㅋㅋㅋ

오 감사합니다. 워낙 위협적인 기사가 많아서 괜히 쫄게 되네요. 비탈릭 부테린이 비트코인 같은 경우는 양자컴퓨터에 대해 취약하다는 식의 말을 한 적이 있는 걸로 아는데, 이더리움은 양자컴퓨터에 대해 보안이 된다는 걸까요? ㅋ

큐비트에 대한 자세한 설명 정말 많이 감사드립니다!
http://scienceon.hani.co.kr/474039
기사에 보니 구글이 9큐비트 구현(?)에 성공했다고 나오는데, 이 숫자가 천문학적으로 굉장히 많이 커져야만 현재의 디지털 컴퓨터 네트워크에 위협이 되는 거라 이해되는데 맞는 걸까요? ㅜ

허접한 질문에 정성가득한 답변 달아주셔서 정말정말 감사드립니다! ㅠ.ㅠ!

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어떤 알고리즘을 사용하고 있든지 신속하게 더 안전한 다른 알고리즘으 전환하는 암호의 민첩성에 초점을 맞추어 양자컴퓨터에 대비한 보안 메커니즘 기술개발도 함께 이루어지리라 생각합니다. 때문에 과연 어느 정도의 큐비트를 구현해야 이를 넘어설 수 있을까는 기술이 발전되어 가는 과정을 지켜봐야만 짐작할 수 있을듯 합니다.

이더리움이 양자컴퓨터 대비 보안에 특별히 뛰어난 점은 전혀 없습니다. 지금 1세대 2세대 코인들 모두가 그러합니다. 양자 컴퓨터 관련 내용을포스팅하면서 이 부분에서도 제가 아는 한에서 최대한 심도 있게 다뤄보겠습니다. 아마 시리즈를 나눠서 여러 편에 나눠 걸쳐서 업로드해야 할 것 같습니다. 기대해주세요~

기대되네요. 정말 감사합니다!

어... 어이쿠야 ! 잠깐 스크롤, 눈대중으로 볼 수 있는 글이 아닌 것 같습니다. 링크 메모 복사해놨다가 오늘 퇴근하면 정.독 ! 하겠습니다 ^^

긴 글을 정독해주신다니 감사할 따름입니다 ㅎㅎ 앞으로 더 좋은 글 포스팅 할 수 있도록 노력하겠습니다.

인터스텔라 잼있게 봤는데, 다시 한번 보고 싶어지는 글이네요.
장문의 글 감사합니다. 스팀파워 업을 해야 하나 싶네요.
이런글에는 강강강강추~~를 하고 싶어집니다.

그렇게 말씀해주시는 것만으로 큰 힘이 됩니다 ㅎㅎㅎ 앞으로도 강추해주실수 있을만한 좋은 글들을 포스팅 하도록 노력하겠습니다!

잘 보고 갑니다.. 자기소개에 보팅할 기간이 지나서 여기에 남깁니다. 선무님 말씀처럼 역대급 자기소개네요..

역대급이라니 좋게 봐주셔서 너무나 감사합니다 ㅎㅎㅎ 앞으로도 잘 부탁드립니다~

글 잘 읽고 갑니다. 정성이 들어간 글이라 댓글을 안 남길 수가 없네요. 팔로우하고 갑니다. ^^

정성을 알아주시는 말 한 마디가 이렇게 큰 힘이 되네요 감사합니다~ 저도 팔로우 하겠습니다 ㅎㅎ

제 인생영화중 하나인 인터스텔라!! 팔로우하고 갈게요!!

반갑습니다 ㅎㅎ 저도 팔로우하겠습니다!

인터스텔라를 여러 번 봤는데, 이 글을 읽고 나니 더 잘 이해할 수 있을 것 같아요! 좋은 글 감사합니다:)

저도 인터스텔라 5번은 넘게 본 것 같네요 ㅎㅎㅎ 이해에 도움이 되었다니 뿌듯하네요~ 감사합니다!

와 장난 아니네요!! 처음으로 리스팀 들어갑니다

첫 리스팀을 제 글로 해주시다니 영광입니다! ㅎㅎ 저도 팔로우하겠습니다~

잘 보고 갑니다. 좋은 글이라 리스팀 해갈게요.

감사합니다! 앞으로도 더 좋은 글로 찾아가겠습니다~

지금까지 제가 보았던 모든 포스팅중 최고의 포스팅이라고 생각합니다.
내용성, 전문성, 작가의 독자배려 뭐 한가지 빠지는 것 하나 없는 완벽한 포스팅입니다.
이러한 포스팅을 킵해놓고 너무 늦게 보았네요.
보팅을 다시 빼내었다 풀파워로 해도 20불밖에 올리지 못함이 정말 한스러울 뿐 입니다.더 많은 분들이 보셔야 할 포스팅 훔쳐다가 제 계정에 올리도록 하겠습니다.^^

이공계 지식에 있어서 문외한이지만 최선을 다해 꼼꼼히 읽었습니다.(아직도 이해하려면 멀게 느껴지지만^^)
또 다른 멋진 포스팅 찾아보러 오늘은 나가보겠습니다.

제 인생 최고의 포스팅 볼 수 있게 해주심에 감사드립니다.

최고의 찬사를 해주셔서 정말 영광입니다. 열심히 작성한 보람이 있군요. 리스팀까지 해주시고 댓글에까지 보팅해주시다니 너무나 감사합니다! 이렇게 높게 평가해주시다니 앞으로 더 좋은 글로 스티머 여러분들께 보답하도록 하겠습니다. @sochul 님의 댓글로 오늘 하루도 기분 좋게 출발합니다. 진심으로 감사드립니다.

아쉬운대로 수준높은 포스팅을 보여주신 것에 표현하고자 하는 예의를 @hunhani님의 댓글에 대한 보팅으로 담았습니다.
마음 같아서는 글보상을 당장 1천불로 만들고 싶은 마음입니다.
앞으로도 멋진 포스팅 부탁드립니다.

한때 엄청난 열풍을 불게 했던 영화네요. 글 너무 잘 봤습니다. 감사합니다.

제 마음 속으로는 아직도 열풍인 것 같습니다 ㅎㅎ 재밌게 봐주셔서 감사합니다!

영화 인터스텔라에선 시간의 특이점을 어떻게 묘사할 것인가에 대해 기대가 컸다고 합니다. 놀란 감독은 그 기대에 충분히 부응한 듯하구요. ㅎ
쉽게 설명하기로는 블랙홀의 중력이 커서 빛이 빠져나오지 못한다고 합니다. 하지만 빛은 중력의 영향을 받지 않기 때문에 중력에 의해 공간이 쪼그라드는 것이고 빛은 그 공간을 여전히 직진하기 때문에 빠져나오지 못하는 것이겠지요? 혹시 읽으시는 분들이 오해하실까봐 첨언합니다. ㅎㅎ
아인시타인은 상대성이라는 말을 싫어했답니다. 광속의 불변성 즉 절대성을 말하기 위해 시간과 공간의 상대성을 말한 것이라고 하는군요.
양자역학을 듣고는 신은 주사위 놀이를 하지 않는다라고 했답니다. 뉴턴이 제시했던 패러다임을 아무렇지도 않게 넘어섰던 아인시타인도 양자역학을 받아들이지 못한 것을 보면 그도 역시 외계인은 아니었던 것 같습니다.
사실 양자역학은 부인할 수 없는 실험적인 결과로 나온 것이지 아인시타인이 그랬던 것처럼 수학적 연역적 추론으로 만들어진 것은 아니지 않나요? 전공이 아니라 자신은 없습니다. ㅋ
퀄리티 높은 포스팅 잘 읽고 있습니다. ㅎ

특이점을 시각적으로 표현하는데 있어 특히 세심한 고려를 한 것 같더군요. 저 역시 감탄했습니다.

빛은 중력의 영향을 받지 않기 때문에 중력에 의해 공간이 쪼그라드는 것이고 빛은 그 공간을 여전히 직진하기 때문에 빠져나오지 못하는 것이겠지요?
→ 정확히 잘 설명하셨습니다. 제가 약간 오해의 소지가 있게 적었나 봅니다.

아인슈타인의 상대성 및 양자역학에 대한 관점도 잘 설명해주셨습니다 ㅎㅎ

다만 양자역학은 실험적인 결과로만 나온 것이 아닙니다. 아직 모든 현상을 설명할 수 없지만 기본적인 체계는 수학적인 바탕에서 표현이 가능합니다. Aharonov–Bohm effect, Anti-particle 등과 같이 이론이 먼저 주창되고 이후에 실험적으로 규명된 내용들이 훨씬 많답니다~

부족한 글 높게 평가해주셔서 정말 감사합니다.

잘 보고 갑니다.

감사합니다 :) 더 좋은 글로 찾아뵙겠습니다~

학부 시절 복학해서 양자역학 관련해서 상대성이론 공부를 엄청 했는데 지금 보니 다 새롭네요. 너무 흥미진진하게 읽었습니다.

양자역학, 상대성이론 둘 다 정말 흥미로운 학문이지요. 저도 전문가라고 할 수는 없습니다만 대중들에게 쉽게 전달할 수 있는 글을 쓰고 싶었습니다. 재밌게 읽어주셔서 감사합니다!

엄청난 글이군요! 저는 문학계라 글을 읽는데는 익숙하지만 분석하고 도출하는것은 약한데 이 글을 보며 정말 큰 차이를 느꼈습니다.
좋은 글 감사드립니다. ^^
맞팔 요청드려요~

문학계라 할지언정 그 깊이를 보면 분석하는 글이 미치지 못한 경우가 많지요. 맞팔 당연히 응하겠습니다. 앞으로도 서로 좋은 포스팅 팔로우 했으면 합니다.

정성 가득한 글이네요~
앞으로도 좋은 글 부탁드립니다
보팅 팔로우할께요~

정성을 담으려고 노력했는데 알아주셔서 더욱 감사합니다!

제 기억속의 명화중 하나인 인터스텔라 !! 자세하게 다시 설명해주셔서 감사합니다.
이번 주말에 한번 다시 보고싶네요.

시간이 지나서 다시 보면 지난 번 느꼈던 전율을 다시금 느낄 수 있는 영화인것 같습니다 ㅎㅎ 도움이 되셨길 바랍니다!

아 인터스텔라의 여운을 다시금 느끼게 해주는 글입니다!
좋은 글 잘 봤습니다!

함께 그 여운을 느끼기 위해 작성한 글에 그렇게 평해주시니 더할 나위 없군요 ㅎㅎ 감사합니다!

이제 막 스팀시작해서 첨으로 팔로우하고 열심히 예전글들 다 보고 있습니다. 인터스텔라 제가 미친듯이 흥분했던 ... 어떻게 과학을 영화로 설명하고 있을까... 그리고 포스팅 역시 훌륭하십니다. 반합니다. ^^

저자 입장에서 예전 글들을 찾아봐주시는 것보다 더 큰 영광이 있을까요. 인터스텔라 저 역시 미친듯이 흥분해서 본 글을 작성했었지요. 재밌게 봐주셔서 감사합니다 ㅎㅎ

과학 좋아합니다.
앞으로도 좋은 글 부탁드립니다.~^^

감사합니다. 앞으로도 쉽고 이해하기 쉬운 과학 포스팅을 많이 올리도록 하겠습니다 ^^