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안녕하세요! 과학쉽다입니다.
오늘도 방문해주신 여러분을 진심으로 환영합니다.😊
오늘은 조금 가벼우면서도 흥미로운 주제로 이야기를 나눠보려 합니다. 수많은 게임, 애니메이션, 영화 등에서 투시 능력, 강한 힘, 빠른 속도, 그리고 순간이동과 같은 초능력자들이 등장하죠.
만약 여러분이 초능력을 가질 수 있다면, 어떤 능력을 가장 가지고 싶으신가요?
저는 단연코 순간이동 능력이 가장 가지고 싶습니다! ✈️
순간이동이라고 하면 게임을 좋아하시는 분은 리그 오브 레전드의 라이즈, 애니메이션을 좋아하면 드래곤 볼의 손오공, 영화를 좋아하는 분은 '점퍼'와 '스타트렉'을 떠올리실 것 같습니다. 일반적으로 순간이동은 특정 좌표에서 전혀 다른 좌표로 순식간에 이동하는 현상을 말합니다.
영화와 게임 같은 상상력이 첨가된 분야에서는 많이 사용되는 재미있는 소재지만, 일상생활에서 경험한 분들은 없을 것입니다.
1. 양자역학 속의 '순간이동' - 터널 효과
하지만 원자, 전자와 같은 미시세계를 연구하는 양자역학 세계에서는 순간이동 현상이 관찰된다는 것을 알고 계신가요?
바로 **터널 효과(tunnel effect)**라는 것인데요. 이 현상을 간단히 설명하면 다음과 같습니다.
2차원 상에서 위쪽이 뚫린 박스 안에 입자가 있다고 가정해 봅시다. 이 입자는 박스의 안을 좌우로 움직이고 있고, 위쪽으로 뛰어넘어갈 만큼의 에너지는 없기 때문에 박스 밖으로 나갈 수는 없습니다. 우리가 생활하는 거시세계에서는 박스의 옆부분에 구멍이 뚫리거나 없어지지 않는 이상 박스 밖에서 입자가 관찰될 확률은 0입니다.
하지만 양자역학의 세계에서는 입자가 벽을 뚫고 들어가서 발견될 확률이 존재합니다. 이 확률은 입자가 벽으로 들어간 깊이가 클수록 급격하게 줄어드는 특징이 있습니다. 따라서 벽이 매우 얇아 이 확률이 0이 되기 전 벽이 끝나버리면, 벽 너머에 입자가 나타나는 현상이 관찰됩니다. 즉, 박스 안의 입자가 박스 밖에서 관찰되는 현상, 순간이동한 것과 같은 현상이 나타나는 것입니다.
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이 현상은 우리 주변에서는 관찰되지 않지만, 우리의 생활과 떼어 놓을 수 없습니다. 그 이유는 바로 반도체 공정에서 이 현상이 매우 중요하기 때문입니다. 최신 컴퓨터나 반도체에 들어가는 회로의 선 폭은 4~10 nm의 두께로, 이는 터널 효과를 발생시키기 충분히 얇은 두께입니다. 그래서 반도체를 디자인하는 회사들은 이 터널 효과를 줄이기 위해 많은 노력을 하고 있습니다.
2. 거시적 순간이동, 어떻게 가능할까?
이제부터는 몇 가지 가정과 단순화를 통해 우리 같은 거시적인 물체를 순간이동 시키려면 어떤 기술이 필요한지 이야기해보려고 합니다.
단, 내용에 상상이 포함된 부분이 많으니 이 점 참고해서 시청(또는 읽어주세요)해 주세요! 😊
우리가 순간이동을 구현하기 위해 데이터 전송 방식을 하나의 형태로 가정해 봅시다.
우리가 보고 있는 동영상, 사진, 메일은 원본 데이터가 멀리 떨어져 있음에도 순식간에 우리에게 전송됩니다. 이렇게 데이터 서버에서 개인 휴대 장치로 정보가 전달되는 형태도 순간이동의 한 형태라고 가정하는 것입니다.
이러한 데이터 전송 형태를 순간이동으로 정의한다면, 우리의 신체를 순간이동시키기 위한 단계는 다음과 같습니다.
1. 신체의 3차원 정보 정확히 측정 및 데이터화
MRI를 이용해 몸의 내부를 보는 것과 비슷하다고 생각하면 편합니다. 하지만 이때 측정해야 할 3차원 정보는 원자 하나하나의 정확한 위치여야 합니다.
2. 3차원 정보 전송
3. 데이터를 바탕으로 신체 재조립
조립은 3D 프린터와 비슷한 역할을 할 수 있는, 원자를 조립할 수 있는 기계가 있다면 가능할 것입니다.
3. 현실 기술의 한계: 시간과 용량
순간이동을 현재의 기술로 구현하려면 어떤 방법을 써야 할지 단순화하여 설명했지만, 과연 이 방법이 현실적으로 가능한지 한 번 살펴보겠습니다.
⏳ 스캔에 걸리는 시간의 문제
가장 먼저 입자 단위의 3차원 정보를 얻는 것을 생각해 보겠습니다.
- 인류가 발견한 원자의 종류는 118개이고, 각각의 원자를 분류하는 것은 크게 문제 될 것이 없습니다. 현재 입자 하나하나를 정확히 분석하고 위치를 알아내는 것은 불가능하지만, 레이저를 이용해 입자와 분자를 분석하는 것은 많은 과학자들이 연구하는 분야이므로, 미래에는 쉽게 할 수 있을 것이라고 생각됩니다.
문제는 '시간'입니다.
- 체중이 60 kg인 사람을 구성하고 있는 입자의 수는 약 1028개입니다.
- 입자 하나를 분석하기 위해서는 레이저 펄스가 최소한 1개 이상 필요합니다.
- 현재 과학자들이 만든, 1초에 가장 많은 펄스를 만들 수 있는 레이저는 100 GHz로, 1초에 1011개의 펄스를 만들 수 있습니다.
이를 시간으로 환산하면, 60 kg인 사람의 생체 입자 정보를 스캔하려면 약 31억 7천만 년이라는 시간이 걸립니다.
(계산: 1028 ÷ 1011 ≈ 1017초 ≈ 3.17 x 109년)
💾 저장 공간의 문제
다음은 스캔한 입자의 정보를 저장하는 문제입니다.
- 입자 하나당 1바이트의 공간에 저장한다고 했을 때, 필요한 저장 공간은 약 1028 바이트, 즉 **107 ZB(제타바이트)**가 됩니다.
- 이는 2025년까지 인류가 만들 모든 데이터의 합으로 추정되는 170 제타바이트의 약 6만 배나 되는 엄청난 양입니다.
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4. 기술적·윤리적 숙제
따라서 현재의 과학기술과 데이터 전송 기술로 순간이동을 하는 것은 기술적으로 완전히 불가능한 것은 아니지만, 시간적, 물리적 한계는 극복할 방법이 없습니다.
그렇다면 윤리적으로는 어떨까요? 🤔
- 몸을 스캔한 후 데이터를 전송하는 과정에서 원래의 몸이 분해된다면, 그건 살인일까요, 아닐까요?
- 데이터가 전송되어 만들어진 또 다른 나는 **원래의 '나'**일까요, 아닐까요?
이렇게 전송되어 만들어진 나는 완성된 시점에서 원래의 나와 다른 행보를 보일 것이므로, 요즘 영화에 많이 나오는 멀티버스와 같은 상황이 펼쳐질 수도 있습니다.
하지만 현재 인류의 수명을 아득히 넘어가는 우주 개척과 같은 일을 할 때는, 이 데이터 전송 방식의 순간이동이 매우 효율적일 수 있을 거라는 생각을 해봤습니다.
📌 마무리하며
오늘은 영화나 게임 등에서 자주 등장하는 초능력 중 하나인 순간이동에 관하여 알아봤습니다.
지금까지 제가 만들었던 동영상들과는 다르게 상상력과 가정이 들어간 부분이 있었는데, 재미있게 시청(또는 읽어주셨기를)하셨으면 좋겠습니다.
끝까지 시청해 주셔서 고맙습니다!
다음에 더 재미있고 유익한 콘텐츠로 돌아오겠습니다. 구독과 좋아요는 저에게 큰 힘이 됩니다!
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