2020년 3월 14일 토요일

01.02 - 대중문화 속의 블랙홀(Black Holes in Pop Culture)

01.02 - 대중문화 속의 블랙홀(Black Holes in Pop Culture) [커세라 강의페이지]



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Let's start our journey into the realm of pop culture with a franchise that has been attracting fans for the last 50 years.



A generation of Star Trek enthusiasts grew up watching Star Trek The Original Series, which first aired in 1966. A lot has changed in the time since Captain Kirk fought a Gorn by hand in the original series.

Star Trek isn't merely science fiction but is also known to challenge inequalities in society. But Star Trek is known for single handedly inspiring a generation of scientists and engineers whose work saw human exploration of the moon and permanent laboratories in space.

'스타 트렉'은 엄밀히 공상 과학 시리즈라 할 수 없다. 하지만 수많은 달과 영구 우주실험실에서 일하는 과학자와 공학자들에게 영감을 주었다.

My favorite Star Trek movie reboot of the franchise in 2009 with an epic space adventure with the tagline, the future begins. The story begins following James Kirk's exploits as a cadet in Star-fleet Academy but an attack on the Vulcan home-world forces the cadets to become crew of the newly commissioned USS Enterprise.

Without spoiling too much of the movie, the writers of the film employed a strange form of fictional matter called red matter, which appears to create black holes that can consume entire planets.

'적색 물질(Red Matter)' 이라는 가상의 물질이 등장 하는데  행성 전체를 빨아들이게 될 블랙홀을 생성하는 물질로 나온다.



In the movie, the Vulcan home-world has been attacked, and the planet's surface collapses inwards. Although visually impressive, Star Trek gets a lot of the black hole physics wrong.

영화에서 행성이 공격받아 표면이 내부로 붕괴해 버리는데, 그림은 아주 인상적이나 아주 과학적이지 못하다.



For one, the audience is meant to understand that red matter black holes are traversal. Unfortunately, traversable wormholes are merely a theory and would require a super advanced civilization and a number of notable scientific discoveries to permit travel.

적색물질 블랙홀이 웜홀을 통해 횡단 가능하다고 시청자들을 믿게하는데 그저 이론일 뿐이고 이런 여행을 가능케 하려면 엄청난 과학적 성과를 거둔 초고수준의 문명이어야 한다.



In fact, travel through a wormhole, if possible, would likely expose travelers to a serious dose of radiation, making the journey fatal to squishy humans like me.

사실 이런 웜홀이 가능하다 하더라도 엄청난 양의 방사능에 피폭되어 우리같은 인간은 떡이되어 치명적 종말을 맞게된다.

On the other hand, Star Trek explores some very interesting physics of black holes, specifically how a spacecraft might escape if it becomes trapped within the gravitational pull of a black hole.

한편 블랙홀에서 어떻게 탈출할지 아주 흥미로운 물리학적인 설명을 하고 있다.

In one scene, the enterprise is at maximum thrust and is still being accelerated towards the black hole. In order to save the crew, the chief engineer Scotty suggests that the last option is to eject the warp core and ride the shockwave from the explosion to safety.

한장면에서 엔터프라이즈 호가 최대출력을 내고 있고 여전히 블랙홀로 빨려들어가는 장면이 나온다. 승무원들을 살리기 위해 엔지니어 스코티가 '워프 코어'를 방출해서 폭발의 충격파에 올라 타는 선택이 있다고 한다.



At best, it explores interesting science fiction concepts. At its worst, it makes some small, maybe forgivable errors, in scientific judgment for the sake of entertainment.

좋게보면 아주 흥미로운 공상과학적 개념이고, 말도 않되더라도 그저 재미를 위한 과학적 결정에서 봐줄만한 작은 오류라고 치자.

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I enjoy watching Star Trek and Doctor Who, but often the treatment of science in these shows doesn't satisfy my sense of scientific consistency. One movie that did satisfy me was the 2014 movie Interstellar, which presents the science of black holes as accurately as possible.

스타트렉과 닥터 후를 재미있게 보긴 하지만 가끔씩 보여주는 과학적 처사가 과학자의 신경을 거스를 때가 있다. 2014년 영화 '인터스텔라'에 등장하는 블랙홀은  과학적으로 꽤 부합한다,



There is still black hole physics that is unknown, like what happens when you cross an event horizon?

블랙홀 물리학에서 밝혀내지 못한 것들이 많다. 그중 '사건의 지평선'을 가로지를때 무슨일이 벌어질까?



So, the movie makers do engage in some speculation about what happens inside a black hole. The black hole in Interstellar is a supermassive black hole named Gargantua.

영화는 블랙홀 내부에서 무슨일이 벌어질지 상상해보려고 애썼다. 인터스텔라에 나오는 블랙홀 '가르간튜아'는 초거대질량 블랙홀이다.

Two planets are in orbit around the black hole at a safe distance, which is a reasonable possibility even though in the TV show Doctor Who, they claim that planets orbiting black holes are impossible.

두개의 행성이 안전한 거리를 두고 공전한다. 이에반해 닥터 후에서는 행성은 무조건 블랙홀로 빨려들어간다. (만유인력과 균형을 이룬 원운동이 "성립"하는 거리에서 공전하면 중심에 태양이 있든 블랙홀이 있든 빨려들어가지 않는다. 뉴튼 역학으로도 충분하다.)



It is important to the plot of Interstellar that Gargantua is a supermassive black hole, since the strength of the tidal forces that could spaghettify an astronaut is weaker for more massive black holes.

인터스텔라의 가르간튜아는 초거대 블랙홀로 나오는데 조석력(tidal force)의 세기를 고려하고 있다. 더 무거운 질량의 블랙홀이었다면 우주인을 국수가락처럼 흐믈흐믈하게 만들었을 것이다.

Although Gargantua causes enormous tides on Miller's planet, the planet that orbits closest to Gargantua, the tidal forces aren't strong enough to destroy the planet or the characters on the surface.

(센 조석력으로 행성표면의 우주인을 마구 흔들었을 것이다. 인터스텔라에서는 바닷물을 흔들어 거대한 파도를 만들어내는 정도였다.)

Another cool bit of science that Interstellar gets right are the extreme time differences between Miller's planet and the spaceship that orbits farther away from the black hole. When one hour passes on the planet, seven years pass for the astronauts far from the black hole.

인터스텔라에서 잘표현된 과학적인 면은 시간차이다. 밀러행성과 블랙홀에서 멀리 떨어져 공전하던 우주선 사이에 시간차가 있다. 행성에서 한시간은 멀리떨어진 우주선의 승무원에게는 7년에 해당한다.



For me, the most exciting part of the movie is the view of the black hole and the disk of material flowing around it. This view of the black hole incorporates most of the science of how light travels on curved paths around regions with Gargantuan gravity.

이영화에서 흥미로운 장면은 블랙홀과 물질들(빛포함)이 그 주변을 도는 모습이다. 빛이 어떻게 가르간튜아의 중력이 미치는 영역을 도는지 보여주는 장면이다. (블랙홀 주변의 공간이 휘어 빛조차 주위를 둥글게 돈다. 이 모습은 여전히 상상일뿐 과학적으로 모두 부합한다는 뜻은 아니다.)

The black hole Gargantua is extremely far away from us, but luckily the writers included a wormhole that allows a quick shortcut through space between Saturn and Gargantua. Black holes exist but wormholes probably don't so this part is science fiction. In the movie, they speculate that the wormhole was constructed by aliens. I don't know how to construct a wormhole but then I'm not an alien.

블랙홀은 엄청나게 먼 거리에 위치한다. 영화에서는 외계인이 목성 근처에 블랙홀로 통하는 웜홀을 세웠다는 애매한 설정을 한다. 다. 외계인이 아닌 입장에서 그런 웜홀을 어떻게 만들었는지 알수 없다.

I won't spoil the ending of the movie for you. However, I'll just let you know that there is a trip into the black hole. What happens when they enter the event horizon is pure speculation, but who knows? Maybe the screenwriters are correct.

사건의 지평선을 지나 블랙홀 안으로 여행하는 장면이 있다. 과학적으로 따질일이 아니다. 사건의 지평선을 지나면 어떤 모습일지 누군들 알겠나? 작가의 상상력을 믿는다.

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In 1977, George Lucas presented his creation Star Wars:A New Hope to the world.



It was packed with brand new special effects like fast-paced space battles and spectacular lightsaber duels. Sadly, Star Wars didn't include anything that we would really consider a black hole, unless you include the insatiably hungry Sarlacc. So, we don't have much material from the Star Wars universe.

영화 '스타워즈'에 광선검(lightsaber) 같은 여러가지 획기적인 특수효과들 보여줬다. 아쉽게도 블랙홀에 관한 내용은 포함되어있지 않았다. 뭐든지 빨아들인다고 땅괴물 'Sarlacc'을 생각하진 말자.



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Fortunately though, Disney was aware of the success of Star Wars and in 1979 decided to fund their own space opera called The Black Hole. The Black Hole was the biggest production in Disney's history with $20 million spent on the budget, allowing them to create incredible visual effects.

스타워즈의 성공에 자극받은 디즈니는 영화 '블랙홀'에 엄청난 돈을 투자하여 멋진 영상을 만들어 냈다.




In the movie, the crew of the spacecraft Palomino approaches a black hole on a scientific mission, only to discover another ship in orbit around it, the Cygnus, a long lost vessel. The crew of the Palomino must assess the dangers around the black hole and decide whether or not to mount a rescue mission.

과학탐사를 위해 블랙홀로 접근한 팔로미노 호는 오래전 실종된 우주선 시그너스호를 발견한다. 팔로미노호의 승무원들은 블랙홀의 위험성을 감수하고 구출임무를  수행할지 결정해야 했다.

Disney's The Black Hole was one of the first works of modern film making that attempted to recreate the environment around a black hole. Since we still don't have pictures of black holes, the filmmakers relied on scientists of the day to tell them what it might look like.

디즈니의 영화 '블랙홀'은 블랙홀 주변의 환경을 그려낸 최초의 현대적인 영화였다. 블랙홀의 모습을 담아본적이 없어서 당대 과학자들에게 어떻게 묘사할지 물어봤다. (누군들 알겠냐만은....)



[06:20] Have a look at this scene from the bridge of the Cygnus, a stark starry background is punctuated with a tear in the fabric of spacetime. (??? 뭔소리여 ???)

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At the end of the 1970's, this was the picture of a black hole. In order to make such a convincing picture, the filmmakers relied on 20 years of work from scientists, like Roy Kerr, Roger Penrose, Werner Israel and Stephen Hawking, whose names come up a lot in this course.

1970년대 말까지 블랙홀의 모습은 이런식이었다. 제대로된 블랙홀의 모습을 보기위해 영화제작자들은 20년의 과학자들의 업적을 기다려야했다. 로이 커, 로져 펜로스, 워너 이스라엘, 스티븐 호킹. 이 이름들은 이 강좌에서도 자주 등장한다.

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They had been working on models of how black holes behave and just what they might look like. In addition, the nearby black hole Cygnus X-1, which had then only been recently confirmed, became the namesake of this ship in the movie.

그들은 블랙홀이 어떤 모습일지 모형을 연구했다. 시그너스 X-1 이 최근 블랙홀인 것으로 밝혀져 영화에 나오는 우주선 이름으로도 나온다.

The Black Hole did a lot of things correctly that other movies failed to do, like an accurate representation of an accretion disk for the time, and accounting for the time dilation effects around the black hole.

영화 블랙홀에서 블랙홀 주변의 강착원반이라든가 시간의 지연 같은 상당히 많은 내용이 과학적 근거에 부합하나 다른 영화에서는 엉터리도 많다.



However, in the film, the crew of the Palomino descend past the event horizon, where their interpretation of the interior is almost certainly false. Instead of space-bending physics, as the Cygnus descends into the black hole, it becomes a fiery realm like a portrayal of Dante's Inferno.

이 영화에서 팔로미노호의 승무원들이 사건지평선을 지나 안으로 떨어지는 장면이 있는데 그 해석은 전체적으로 엉터리다. (사건지평선을 지나는데 뭐라도 해야하니 자이로 놀이기구 의자에 타고 빙빙돌고 있다. 헐~) 시그너스호가 블랙홀로 빨려 들어가는데 공간 휨의 물리학을 표현하는게 아니라 단테의 불지옥을 연상시키는 구덩이로 떨어진다.



In reality, crossing the event horizon has dozens of dangers that would likely harm human explorers.

사실 사건의지평선을 넘어갈 때 인간에게 수없이 많은 위험이 벌어질 터이다.

A lot has changed in the 40 years since Disney released The Black Hole, especially related to black hole physics. We now know the strength of gravitational waves produced by merging black holes, and scientists are still developing theories to explain what the interiors of black holes might look like.

디즈니사에서 블랙홀 영화를 출시한지 40년이 흘렀다. 블랙홀 물리학도 두 블랙홀이 충돌하여 내는 중력파가 어느정도인지 감지해냈다. 여전히 과학자들은 블랙홀의 내부 모습을 연구하고 있다. (여전히 오리무중이다.)

This film introduces some of the interesting ideas about falling into a black hole, but there is one thing that I can tell you that none of these movies can. No one can tell you for certain what happens when you cross a black hole's event horizon.

영화에서 블랙홀로 떨어질때 모습을 재미있게 보여준다. 한가지 분명히 말할 수 있는 것은 어떤 영화도 그 모습을 표현할 수 없다는 점이다. 아무도 블랙홀의 사건 지평선을 지날때 벌어질 일을 말해줄 수 없다. (누구도 사후세계를 보고 되돌아와 증언할 수 없듯이.)



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