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때문에 그 해결법 또한 획기적이어야 했다. 마블은 히어로들이 가진 능력을 최대한 활용하려했고, 그중 앤트맨의 능력이 새로운 해법이 될 수 있음을 깨달았다. 이에 '양자역학'을 끌어 들였다. 이는 마블의 세계관을 확장했고, 예측 불가한 전개로 또 한 번 관객들을 환상적인 이야기 세계로 초대했다.

하지만 양자의 영역을 끌어 들임으로써 해석의 차이나 궁금증이 생기는 것도 피할 수 없는 부분이다. 엔딩이 선사한 감동과 이제 시리즈가 끝났다는 아쉬움이 빠져 나간 자리, 점점 더 알쏭달쏭함이 밀려오기 시작했다. 영화를 봤다면 누구나 한 번 쯤은 양자역학에 대해 검색해 봤을 법 하다. 물리학적으로 어떤 이론에 근거했으며, 이론상으로는 가능한 설정일까?

‘어벤져스: 엔드게임’ 속 여러 궁금증, 물리학과 교수에게 직접 물어봤다.

잠깐, 영화 속 양자의 영역에 대해 이야기를 나누기 전에 양자역학이 무엇인지 간단히 살펴보자.

양자역학은 원자나 분자 크기 단위 이하의 '미시 세계'를 다루는 역학(力學)으로, 다시 말해 원자의 운동에 관한 법칙을 연구하는 학문이다. 그런데 이 원자의 움직임이라는 것이, 우리가 흔히 생각하는 (거시 세계의) 물체 운동과는 전혀 다르다.

연세대학교 물리학과 박성찬 교수는 "우리가 어떤 물체의 운동을 기술할 때 언제, 어디서, 어떻게 움직이고 있다고 표현한다. 시간이 흘렀을 때 위치가 바뀌고 속도가 바뀌면 '운동을 한다'고 한다. 그런데 양자역학에서 위치와 속도가 한 번에 정확하게 결정되지 않는다고 한다"고 설명했다.

예를 들어 두 개의 마주보는 벽 사이에 마찰력이 0인 얼음판이 있다고 하자. 그 위의 놓은 공은 한 쪽 벽에 부딪혀 반대쪽 벽으로 왔다 갔다 반복적인 운동을 할 것이다. 일정한 속력으로 움직이는 공의 위치를 우리는 시간에 따라 정확히 계산할 수 있다.

하지만 그 공이 원자로 바뀌면 말이 달라진다. 원자는 일정한 속력을 가지고 운동하지 않는다. 속력을 잴 때마다 바뀌니 움직임도 규칙적이지 않다. 정확한 위치를 알아내기가 어렵다. 다만 원자의 위치를 ‘확률’로 계산해 볼 수 있을 뿐이다.

이제 ‘어벤져스: 엔드게임’으로 들어가보자. (주의: 전방에 스포일러가 있습니다!)

지구 인구의 절반이 사라진지 5년 후, 살아남은 히어로들은 절망 속에서 하루 하루를 견디며 살아가고 있다. 더 이상의 희망이 없는 이들 앞에 재가 돼 사라진 줄 알았던 앤트맨이 나타난다. 그는 히어로들에게 놀라운 이야기를 한다. "5년이 지났다고? 내가 갇혀 있던 양자의 세계에서는 5시간 밖에 지나지 않았는데?" 앤트맨은 이를 바탕으로 양자의 영역을 통해 시간여행이 가능하다는 가능성을 제기한다.

1. ‘양자의 영역’은 어떤 곳일까?

영화 속 '양자의 영역'은 가설의 세계다. 영화적 상상력이 가미된 공간으로, 마블 히어로 솔로 무비 중 하나인 '앤트맨'을 통해 "시간과 공간의 개념이 무의미 해지는 곳"으로 정의되고 있다. 또 ‘앤트맨과 와스프’에서는 양자영역에 갇혀 있었던 재닛 밴이 앤트맨을 향해 “시간의 소용돌이(Time Vortex)에 빠져드는 것을 조심하라”고 조언하는 장면이 나오기도 한다.

영화는 히어로가 가진 능력을 십분 활용하기 위해 양자의 영역을 끌어들이고, 그곳을 시간 여행의 통로로 활용한다. 또 시간 여행을 좀 더 설득력 있게 표현하기 위해 아이언맨이 개발한 ‘타임 내비게이션’과 ‘양자 수트’라는 장치를 선보인다. 이를 장착한 어벤져스는 시간을 거슬러가 과거에서 인피니트 스톤을 빌려와 그 힘을 이용하려 한다.

그렇다면 어떻게 이런 가설이 세워질 수 있을까? 앞서 말했듯이 원자의 위치는 확률적으로만 계산 가능하다. 우리가 관측하기 전까지 확률적으로 다양한 위치에 존재하고, 심지어 동시에 여러 곳에 존재할 수 있다. 현실에서 사물이 건물 1층과 2층에 동시에 있을 수 없다고 생각하지만, 양자의 세계에선 가능한 것. 우리가 체감하는 시공간의 개념을 초월하는 세계라고 생각할 수 있다.

2. 양자의 영역을 통해 시간 여행이 가능할까?

예측불가하고 신비한 양자영역이라도, 시간 여행이 가능하다고 보기는 어렵다. 이론적으로 해결돼야 할 문제들이 많기 때문이다.

박 교수는 "영화에서 양자의 영역은 마치 마법처럼 활용되고 있다"면서 "하지만 (양자의 영역과 별개로) 과거로 시간 여행은 인과율(원인과 결과 사이의 필연성)이 있는 물리학에서 이론상으로도 가능하지 않다고 여겨진다”고 말했다.

과거로의 여행이 불가능하다면 미래로의 시간 여행은 어떨까? 영화에서는 인피니트 스톤을 모으기 전 상태인 과거의 타노스가 양자터널을 활용해 현 시점으로 날아온다. 그는 어벤져스와 대적하다 결국 죽음을 맞는다.

타노스가 최후를 맞아 과거로 돌아가지 못하면, 이미 일어난 '인피니트 워'는 발생하지 않게 된다. 두 가지 상황이 모순되는 것이다. 이에 박 교수는 과거로의 여행과 마찬가지로 "'사건의 순서를 바꾸는' 미래로의 여행도 가능하지 않다"고 말한다.

'어벤져스: 엔드게임'에서는 인과율의 역설을 피하기 위해 기존 영화 속 시간 여행과는 다른 방식을 보여준다. 이를 '시간 여행'이 아닌 '시간 강탈'이란 표현하고 있는데, 이는 '[Y기획②] 물리학자가 본 '어벤져스: 엔드게임' #평행우주'에서 더 이야기하기로 하고, 먼저 히어로들이 어떻게 몸의 크기를 조절할 수 있는지 먼저 살펴보자.

3. 양자역학을 활용해 몸의 크기를 조절하는 것은 가능할까?

눈에 보이지 않을 정도로 작은 미시 세계인 양자의 영역으로 들어가기 위해 히어로들은 원자 이하의 크기로 몸을 줄인다. 우리 몸은 무수하게 많은 원자로 구성되어 있다. 그리고 원자는 원자핵과 주변을 도는 전자로 구성되어 있는데, 원자핵과 전자 사이는 텅 비어 있다. 그 사이 공간의 간격을 조절할 수 있다면 몸의 크기도 자유롭게 조절할 수 있다는 발상이다.

하지만 이론상으로도 이는 불가능하다. 박 교수는 “원자들로 구성된 몸을 원자 이하로 줄이는 것은 불가능하다. 몸의 각 부분들이 기능하기 위해서도 그 크기를 마음대로 줄이거나 늘릴 수 없다"고 말했다.

원자핵과 전자사이 간격을 줄인다쳐도, 원자 자체가 연속적으로 존재하지 않고 띄엄띄엄 떨어져 존재해서 원자 사이의 공간을 없앨 수 없다. 또 빵을 밀가루 입자 크기로 줄일 수 없듯이 한계가 있다. 사물과 달리 생물체는 복잡한 생명 활동을 가지기 때문에 이 작용까지 함께 반영해 줄어들어야 한다. 영화에서는 '양자슈트'와 '핌 입자'라는 상상의 요소들이 이런 문제를 해결해 준다.

☞'[Y기획②] 물리학자가 본 '어벤져스: 엔드게임' #평행우주'로 이어짐.

YTN Star 최보란 기자 (ran613@ytnplus.co.kr)
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