이 세상에 빛보다 빠른 것이 있을까? -

"빛보다 더 빨리 이동하는 것은 없다."라는 말을 들어본 적이 있을 것이다. 실제로 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 빛은 우주의 속도 제한을 설정하지만, 많은 과학적 개념과 마찬가지로 이것을 이해하는 것은 그리 간단하지 않다. 이 아이디어는 대부분의 시나리오에서 사실이지만 그렇지 않을 수 있는 몇 가지 조건이 있다. 

이 목록은 빛보다 더 빨리 이동할 수 있는 것들에 대한 여러 이론을 탐구하고 있다. 이 중 일부는 아직 증명되지 않았지만, 실현 가능한 이론이 많다. 초광속 운동이 가능한지 궁금하다면? 사진을 통해 확인해 보도록 하자!

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빛의 속도 -

빛은 정말 빠르다. 이것은 초당 186,282마일(초속 약 30만 킬로미터)의 아주 빠른 속도다.

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빛의 속도 -

인간이 궤도에서 가장 빠른 속도로 이동한 것은 시속 24,816.1마일(약 39,937.7km/h)의 아폴로 10호였다.

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빛은 왜 이렇게 빠를까? -

빛은 질량이 없는 입자이므로 이러한 속도를 낼 수 있다. 질량이 이 속도로 이동하려면 엄청난 양의 에너지가 필요하다.

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무한한 에너지가 필요하다 -

또한 질량은 빛의 속도가 가속함에 따라 증가하므로 이론적으로는 전체 과정에 연료를 공급하기 위해 무한한 에너지원이 필요하다.

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무한한 관성 질량 -

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진공 상태 -

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 빛은 진공 상태에서 다른 어떤 것보다 빠르게 이동한다. 그렇다면 빛이 진공 상태에서 이동하지 않으면 어떻게 될까? 다음 사진을 통해 알아보자.

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물 -

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물 -

이는 무지개에서 볼 수 있으며, "위쪽은 길고 빠른 빨간색 파장, 아래쪽은 짧고 느린 보라색 파장"을 관찰할 수 있다.

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물 -

따라서 빛은 실제로 물을 통과할 때 속도가 느려진다. 이것은 빛이 진공을 통과하지 않는 예이며, 이는 실제로 속도가 변할 수 있음을 의미한다. 하지만 그 반대가 일어날 수 있을까?

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감마선 폭발 -

감마선 폭발은 빛보다 더 빠르게 이동하는 것으로 추정되는 물체의 한 예다.

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감마선 폭발 -

별들은 붕괴하거나 충돌할 때 밝은 폭발을 일으킨다. 사실 별들은 우주에서 가장 밝은 폭발을 일으킨다.

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감마선 폭발 -

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감마선 폭발 -

예를 들어 빅뱅이 있다. 빅뱅이 일어났을 때 빈 공간은 빛보다 더 빠르게 확장되었다.

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양자 얽힘 -

양자 얽힘은 기괴한 장거리 연애와 같다. 두 아원자 입자가 광년으로 분리되어 있음에도 불구하고 서로 연결될 수 있다.

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양자 얽힘 -

이론에 따르면 한 입자에 유도된 변화는 서로 아무리 멀리 떨어져 있어도 다른 입자에 영향을 미친다. 그렇다면 이것은 빛보다 더 빠르게 이동하는 무언가가 두 입자를 연결한다는 것을 의미할까?

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양자 얽힘 -

아인슈타인이 말한 이 "유령 같은 원격작용"은 파악하기 쉽지 않은 개념이지만, 간단히 말해 이 연결은 빛의 속도보다 빠르게 이동하는 무언가의 효과라기보다는 무작위성의 산물로 보인다.

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웜홀 -

속도를 사용하면 특정 시간에 정해진 거리를 건널 수 있다. 예를 들어 시속 100마일의 속도로 100마일을 이동하면 그 거리를 이동하는 데 1시간이 걸린다. 웜홀을 지름길이라고 생각하자. 이 경우 1시간보다 더 빨리 목적지에 도착할 수 있다.

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웜홀 -

하지만 주의할 점이 있다. 우주에서 웜홀을 실제로 본 사람은 아무도 없다. 하지만 그 이면에 숨겨진 과학은 존재한다(일부 이론에서는 이를 우주 여행에 사용할 수 있다고 제안하기도 한다).

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웜홀 -

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웜홀 -

간단히 말해, 한 구멍으로 당겨져 다른 블랙홀의 반대편으로 나올 수 있다.

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웜홀 -

사과와 같은 모양은 웜홀을 시각화하는 좋은 방법이며, 위를 통과하여 아래로 나온다. 이 지름길이 빛의 속도보다 빠를 수 있을까? 잠재적으로 그렇다. 하지만 먼저 웜홀이 실제로 존재한다는 증거가 있어야 한다.

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알큐비에레 드라이브 -

알큐비에레 워프 드라이브는 우주선이 빛의 속도보다 더 빠르게 이동할 수 있다는 추측에 가깝다. 진공 상태에서 이동하기만 하면 된다. 우주선의 앞쪽 공간이 수축되고 뒤쪽 공간이 확장되면 우주선은 고립된 랩 버블처럼 이동할 수 있다.

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알큐비에레 드라이브 -

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크라스니코프 튜브 -

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크라스니코프 튜브 -

랩을 통해 목적지까지 이동하는 동시에 우주선이 다시 이동할 수 있는 '튜브'를 만들 수 있다.

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크라스니코프 튜브 -

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양자 터널링 -

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양자 터널링 -

이는 엄청난 규모였으며 수년 동안 과학자들은 이를 실험해 왔다. 양자 터널링은 빛보다 더 빠른 여행을 가능하게 하는 것으로 보인다.

출처: (Phys.org) (Livescience) (Sci News) (Space.com) (Scientific American)

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