영화 & 그 역사적 배경(제41편)-＜인터스텔라＞와 이 영화의 이해를 돕기위한 용어 해설,우주. 태양계.지구의 역사-영화의 OST를 들으며

[블라디고]

* 새로운 지구를 찾아...우주선 인듀어런스 호

[ 천만 관객을 동원한 영화, <인터스텔라> ]

<인터스텔라, Interstellar>란 뜻은 글자 그대로 <별과 별사이>,<행성간의> 뭐 그런 의미이겠죠.

지난 2014년 개봉한 영화 <인터스텔라>는 우리나라에서 개봉한 천만 관객을 불러모은 4대 외화(아바타, 겨울왕국, 아벤져스2) 중의 하나로 기록되고 있습니다.

블랙홀, 웜홀, 사건의 지평, 시공간 왜곡, 우주와 지구의 시간차, 5차원의 세계, 상대성 이론 등 무척이나 어려운 우주 물리학 용어가 부지기수(?)로 등장하고 3시간이 넘는 대작임에도 불구하고 우리나라 관객들은 왜 이 영화에 이렇게 열광했을까요? 

<인터스텔라>의 이같은 흥행 성공 요인에 대해 전문가들은 "교육과 오락이 결합된 '에듀테인먼트(edutainment)' 영화로서 지적 호기심을 충족시켜준다는 점과 아버지의 부성애와 가족애 등 시공을 초월한 사랑을 다루고 있다는 점이 감성적인 측면에서 보편적인 공감을 이끌어냈다"고 분석했었습니다. 

* 쿠퍼와 아밀리에

또한 <다크나이트> 시리즈와 <인셉션> 등의 작품을 통해 형성된 크리스토퍼 놀란 감독(최근에는 <덩케르크를 만듬)에 대한 신뢰도와 충성도로 개봉 전부터 SNS상에서 돌풍을 일으킨 점도 주효했다고 합니다. 

여기에 <인터스텔라>는 아이맥스로 봐야 한다는 분위기가 만들어지면서 개봉 수주 전부터 아이맥스 명당자리의 표가 매진되기도 했지요. 지금도 이 영화는 가끔 아이맥스 영화관에서 상영되곤 합니다.

<인터스텔라>는 영화제작자인 린다 옵스트가 미국의 노벨 물리학상 수상자인 세계적인 우주물리학자인 킵 손이 1988년 발표한 논문 <시공간의 웜홀과 항성 간 여행에서의 유용성>을 바탕으로 두 사람 간에 의견 교환을 하면서 구체화되었습니다. 이 영화를 만들면서 킵 손 교수는 일일이 자문에 참가하기도 했습니다.

* 영화 자문을 하는 킵 손 교수, 여자는 영화에서 쿠퍼의 딸로 나오는 머피

처음에는 스티븐 스필버그가 영화 제작에 흥미를 보이면서 그는 놀란 감독의 동생인 조너선 놀란에게 <인터스텔라>의 각본 작업을 맡겼습니다. 조너선 놀란은 4년 동안 캘리포니아 공과대학에서 상대성 이론을 공부하면서까지 이 영화의 시나리오 작업에 매달렸습니다.

그러나 영화 기획이 생각보다 길어졌고, 2009년 스필버그의 드림웍스가 파라마운트에서 디즈니로 옮겨가면서 <인터스텔라> 프로젝트는 새로운 감독이 필요하게 됐습니다. 조너선은 자기 형인 크리스토퍼 놀란에게 시나리오를 보여줬고 관심을 보인 놀란은 <인터스텔라>에 여러 아이디어를 제시하면서 스필버그를 대신하여 메가폰을 잡게 되었습니다.

2013년에 개봉한 <그래비티>라는 대단한 우주과학 영화가 화제가 된 적이 있었습니다. 이 <그래비티>가 단지 지구 인근의 가까운 우주를 배경으로 한 협소한 영화였다면 2014년도에 제작된 크리스토퍼 놀란 감독의 <인터스텔라>라는 훨씬 복잡하고 거대한 영화입니다.

* 쿠퍼와 딸 머피

<인터스텔라>는 아직까지 가설에 불과한 여러가지 우주에 대한 신비로움을 여러가지 상상력을 발휘하여 만든 웅장한 작품입니다.  이 영화를 보고 완벽한 영화라고 할 수는 없었지만 대단한 영화인 것은 틀림없을 것 같습니다. 

특히 블랙홀의 신비와 만든 5차원 세계는 기존의 <스타워즈>나 <스타트렉>등 만화같은 우주영화들과 비교해보면 과학적인 가설을 근거로 상상력을 얹어서 만들어낸 굉장히 그럴싸한 영화처럼 보인다는 특이함이 있습니다.

<인터스텔라>는 다분히 크리스토퍼 놀란 감독다운 영화입니다. 상영시간이 길고 장황한 시나리오, 상처한 남자가 주인공인 완벽스러운 욕심이 넘쳐나는 영화. 집중해서 봐야하는 영화라는 점 등이 그렇습니다.

인간의 우주개발에 대한 영화로는 스탠리 큐브릭 감독의 <2001 스페이스 오디세이>가 큰 도화지를 제공하여준 영화라면 <인터스텔라>는 그 위에 마음껏 그림을 그린 작품이라고 할 수 있습니다.

드라마 <별에서 온 그대>를 통해서 인지된 웜홀이 이 영화에도 등장합니다. 웜홀, 블랙홀, 상대성이론, 5차원의 세계, 중력 등 나름 과학적인 이론을 바탕으로 결국에는 상상력을 통하여 집대성된 영화입니다.  이들 우주과학 이론은 세계적인 물리학자들에 의해서 제기되고 정립된 이론이긴 하지만 일부는 가설인 경우도 있습니다.​

아직 인류는 우주의 신비에 대해서 3%도 해결하지 못했다고 합니다. 인간은 아직 화성에도 발을 내딛지 못했습니다.  화성도 못 갔으니 태양계의 신비도 모르고, 태양계도 못 벗어났으니 은하계의 신비도 모르고 은하계도 못 벗어났으니 웜홀이니 하는 그 이상의 세계는 아직 가설만이 존재하는 미지의 공간입니다. 

그럼에도 불구하고 <인터스텔라>는 기존의 이론에 충실하려고 꽤 노력한 영화입니다.  그렇다고 가설의 한계에 갇힌 영화는 아닙니다.  적어도 지금까지 블랙홀의 영역에 도전한 영화는 아마 이 영화가 처음일 듯 싶고, 웜홀 통과 역시 가설적으로 보면 불가능한 영역이니까요.  과학적 가설은 대략 존중하되 영화적인 상상력을 충분히 발휘한 작품입니다.

크리스토퍼 놀란은 바로 이 두 마리 토끼를 모두 건지겠다는 욕심을 많이 부린 영화이며 그 도전은 성공했다고 할 수 있습니다. 

그리고 <인터스텔라>에는 아인슈타인의 어려운 상대성이론 지식들이 모두 담겨있습니다. 그러니까 이 영화는 훌륭한 상대성 이론 교재인 셈입니다. 또한 이 영화는 위에서 언급한 바 있지만 세계적인 우주 물리학자 킵 손의 철저한 자문을 받았기 때문에 더욱 신빙성이 뒷받침되고 있다고도 할 수 있습니다.

[ 간략한 줄거리 ]

영화의 배경은 가까운 미래입니다.  영화의 초반부만 보면 그냥 농사짓고 사는 홀아비 가정의 평범한 삶입니다. 온난화 현상으로 지구는 이제 밀 경작이 불가능할 정도로 사막화되어있고 기후 이상과 모래바람으로 점점 더 살기 어려운 실정입니다.

전직 우주조종사였던 쿠퍼(매튜 맥커너히)는 과학보다 식량이 더 중요한 세상이 되자 조종사를 그만두고 옥수수 밭에서 농사를 지으며 두 남매와 장인과 함께 단란하게 살아가고 있습니다. 

그런데 딸 머피의 방에서 책이 떨어지는 등 초자연적 현상이 일어나고 쿠퍼와 머피는 그것이 의미하는 신호를 발견하여 그 신호가 안내하는 곳으로 가게 되고 그곳은 바로 폐쇄된 줄 알았던 NASA 기지였습니다. 

비밀리에 운영되는 NASA에서 브랜드 박사(마이클 케인)는 급속히 황폐화 되어가는 지구를 대체할 다른 은하계의 행성을 찾는 프로젝트를 진행하고 있었고, 12명의 우주비행사가 웜홀 너머의 다른 은하계로 보내진 사실을 설명합니다. 

그중 3명만이 지구와 비슷한 환경의 행성을 찾았다는 신호를 보내왔고,  브랜드 박사는 딸 아멜리아(앤 해서웨이)를 비롯한 일행과 함께 쿠퍼에게 그 행성을 찾으러 가달라는 제안을 합니다. 

남아있는 인류의 미래를 위해서. 쿠퍼는 당장 가족과 이별해야 하는 기약없는 여행을 떠나야 하지만 가족의 미래를 위해 브랜드 박사의 제안을 받아들입니다. 

수년이 걸릴지,수십년이 걸릴지 아니면 영영 돌아오지 못할지도 모르는 미지의 우주여행을 떠나야 하는 운명을. 달 탐사도 아니고 화성탐사도 아니고 태양계를 넘어, 은하계를 넘어, 웜홀 건너 다른 은하계로 그야말로 한계를 뛰어넘는 우주여정을 떠나는 이야기입니다.

아주 상세한 줄거리는 맨 아래에서 이어집니다.

[ 다시 <인터스텔라> 이야기 ]

<스페이스 카우보이>나 <아폴로 13>같은 달 탐사 영화나 <2001 스페이스 오디세이>에서의 토성탐사를 훨씬 뛰어넘는 거대한 우주에 대한 도전입니다. 

웜홀이나 블랙홀은 기존 가설을 활용한 것이지만 그 너머에 있는 세상은 완전한 영화적 상상입니다.  과연 은하계 너머 다른 은하계에는 어떤 행성이 존재하고 있을까요?

지금 현재 지구에 존재하는 사람들이 살아생전에는 도저히 꿈꾸기도 어려운 우주의 신비를 그려내는 영화입니다.  특히 여기서 한 단계 더 나아가 블랙홀 탐험까지 이어지는 이야기는 그야말로 신의 영역인 것입니다. 

이런 우주과학 영화에 대해서 논리적인 분석이나 허점을 찾는 행위는 사실 의미가 없습니다.  우주과학의 최첨단 이론들이 아직 가설에 불과하니까요.  블랙홀이 실제로 웜홀을 통과하여 화이트홀이라는 바깥쪽 세계가 있는 그야말로 통로의 개념인지 아니면 그냥 중력이 무척 쎈 행성인지조차 알 수 없습니다. 

그러므로 <인터스텔라>에서 보여준 가설과 상상의 모순된 결합은 굳이 지적할 필요가 없습니다.  이 영화가 우주과학을 설명하고자 하는 과학영화는 아니니까요.

오히려 <인터스텔라>는 적당히 신파적인 내용과 드라마적 요소가 매우 강한 영화입니다.  그 가운데에는 아버지와 딸의 강한 가족애가 있고,  같은 우주 탐사를 하는 사람들의 동료애가 있고, 지구의 후손들을 지키려는 인류애가 있습니다. 

과학 위에 존재하는 인간의 사랑을 보여준 영화입니다.  웜홀을 만들고 인류에게 도움의 손짓을 한 그들이라는 존재는 끝까지 제대로 밝히지 않고 있지만 5차원의 세계에서 그들의 신호가 결국은 쿠퍼 자신이 보낸 신호라는 것이 밝혀지는 만큼,  결국은 딸에 대한 지극한 사랑이 초자연적 힘의 정체였다는 점이 과학보다 사랑의 힘을 더 강조한 영화입니다.

* 표면이 물로 되어있는 밀러 행성,가까이 블랙홀이 있어 엄청난 중력이...그래서 이곳에서의

  3시간은 지구에서 21년을 의미합니다. 강한 중력이 시간을 더디게...지구에서도 성층권과 지

  상에서도 미세하게 시간 차이가 나고 있습니다. 높이에 따라 지구의 중력이 영향을 받아...

[ 영화 <인터스텔라> 이해를 위한 몇가지 키워드 ]

<블랙홀>

* 영화에서...만 행성

* 블랙홀의 상상도

블랙홀은 엄청난 질량을 가진 혹성에 의해 생긴 어마어마한 중력장에 의해서 빛조차 빠져나올 수 없는 경계로 둘러싸인 시공간 영역입니다.

블랙홀은 빛을 비롯하여 그 어떤 것이라도 다 빨아들이는 진공청소기 같은 역할을 하는 반면에 웜홀을 지나 그 반대편에 있는 화이트홀은 물체를 뱉어내는 원천을 바탕으로 행동합니다.

블랙홀과 웜홀에 관하여는 아래에서 다시 보완 설명합니다.

영화에서 남녀 주인공 쿠퍼,아멜리아와 우주 비행사 몇 명이 우주 탐사를 갈 때 바로 웜홀로 이동하게 됩니다. 웜홀은 우주공간 사이의 구멍이라고 생각하면 되는데요. 웜홀의 구멍으로 들어가면 빠르게 이동할 수 있게 되죠.

그럼 웜홀이 무엇인지 좀 더 구체적으로 알아보겠습니다. 웜홀은 블랙홀과 화이트홀 사이를 이어주는 통로입니다. 사과 표면에 있는 벌레가 사과의 정 반대편으로 가려면 가장 빠른 이동 방법은 표면으로 기어가기 보다는 바로 사과에 구멍을 파서 사과의 중심으로 뚫고 지나가는 방법이죠.

* 웜홀의 상상도

이때 사과에는 중심을 관통하는 벌레 구멍이 생기는데 그래서 웜홀(worm hole)이라는 이름이 붙여진 이유기도 합니다.

블랙홀이 회전하면 그 속도 때문에 회오리가 생기는데 이것이 웜홀로 변형되거든요. 우주에 질량을 가진 물체는 시공간을 왜곡시킬 수 있는데, 마찬가지로 지구도 시공간을 왜곡시키고 있습니다.

즉 시공간을 잇는다고 해서 시공간 통로라고도 불립니다. 블랙홀로 빨려 들어가면 이 통로를 지나서 화이트홀로 나온다고 알려졌습니다.

< 지구와 우주에서의 시간 차이 >

그렇다면 영화 <인터스텔라>에서 지구와 우주에서의 시간 차이는 왜 일어난 것일까요?

영화내용을 보면 쿠퍼와 아멜리에가 첫 행성 탐사를 하고 온통 바다로 이루어진 행성에서 익사의 위험에 빠진 아멜리에를 구하려다 3시간의 시간을 소요하게 됩니다.

그 행성에서의 1시간은 지구에서의 7년으로 환산, 어느덧 21년의 세월이 흘러가게 된 것입니다. 우주와 지구와의 시간적 차이는 왜 발생한 것일까요?

영화는 아인슈타인의 상대성 이론에 근거하여 과학이론을 영상으로 형상화한 것입니다. 중력의 크기가 클수록 시간이 느리게 흐른다는 설정이죠. 블랙홀에 가까이 있는 행성이라 시간이 굉장히 느리게 흘러간 것이라 쿠퍼가 보낸 3시간이 결국 지구에서는 21년과 같게 된 것입니다.

< 아인슈타인의 상대성이론 >

아인슈타인의 상대성이론에는 특수상대성이론과 일반상대성이론 두 가지가 있습니다. 이름으로 봐서는 특수상대성이론이 일반상대성이론보다 더 어려워 보이지만 실제로는 정반대입니다.

특수상대성이론은 ‘특수한(쉬운)’ 경우에만, 일반상대성이론은 ‘일반적으로’ 적용되는 이론이라고 보면 됩니다. 그러니 일반상대성이론이 훨씬 어렵습니다.

실제로 특수상대성이론은 1905년에 발표됐고 일반상대성이론은 그보다 10년 뒤인 1915년에 발표됐죠. 특수상대성이론은 ‘시간＋공간’의 이론이고 일반상대성이론은 ‘시간＋공간＋중력’의 이론이라고 생각해도 과히 틀리지 않습니다.

< 중력은 시공간을 휘게 한다 >

아인슈타인의 일반상대성이론이 전통적으로 내려오던 뉴턴의 중력 이론과 가장 크게 다른 점은, 질량이 시공간을 휘게 만들어 중력장이 형성된다고 보는 관점입니다.

뉴턴의 중력 이론에서는 물체가 중력에 이끌려서 천체를 향해 떨어진다고 해석했습니다. 일반상대성이론에서는 물체가 천체의 중력이 휘어 놓은 시공간 안에서 운동한 결과로 떨어진다고 풀이합니다.

일반상대성 이론은 중력을 휘어진 시공간으로 설명합니다. 질량이 큰 물체가 시공간을 휘게 만들어 중력이 생긴다는 것입니다. 예를 들어 얇은 고무막에다가 무거운 구슬(천체)을 올려놓으면 고무막은 휘게 될 것입니다.

* 지구의 질량이 공간과 시간을 휘게...

무거운 구슬에 의해 휘어 있는 고무막에다가 작고 가벼운 구슬(물체)을 또 굴리면 구슬은 큰 구슬 쪽으로 돌면서 굴러 떨어질 것입니다. 중력장 주변에서 빛이 휘는 현상도 이와 같이 자연스럽게 설명할 수 있게 되죠.

< 블랙홀 주위에서는 시간이 늦게 간다 >

일반상대성 이론은 중력을 휘어진 시공간으로 설명합니다. 질량이 큰 물체가 시공간을 휘게 만들어 중력이 생긴다는 것입니다. 극단적으로 큰 질량이 밀집되면 시공간 자체에 구멍이 난 것처럼 되어, 블랙홀이 됩니다.

* 블랙홀 상상도

블랙홀이 시공간을 어떠한 모양으로 휘게 하길래 빛도 빨려 들어갈까요? 그 답은 직관적으로 간단합니다. 앞에서와 같이 얇은 고무막을 생각하고 이번에는 그 위에다 크기는 작지만 매우 무거운 구슬을 올려놓았다고 가정해 봅시다.

 그렇다면 이번에는 밑으로 축 처지게 될 것입니다. 아주 무거운 구슬이 고무막을 찢어버리 듯이 블랙홀은 시공간을 파괴해 버리는 것이죠.

그래서 블랙홀 주변에서는 빛만 휘는 것이 아니고 시간적으로도 이상한 일이 벌어지는 겁니다.

< 웜홀은 다른 우주로 가는 통로? >

만일 한 블랙홀이 다른 우주에 있는 블랙홀과 이어질 수만 있다면 영화에서처럼 우주여행을 하는데 지름길 노릇을 할 수 있을 것입니다. 이것은 위에서 설명한 것처럼 마치 사과 속의 벌레구멍과 같아서 사과의 한 쪽 표면에서 다른 쪽 표면으로 벌레가 가는데 시간을 절약하게 되는 것과 마찬가지입니다.

이것으로부터 학술용어 웜홀(worm hole)이 탄생하게 됐죠. 뉴턴의 중력 이론(만유인력)을 설명할 때 늘 사과가 인용되는데 이제 사과 속 벌레구멍까지 등장하게 된 것입니다.

상대성이론에서 웜홀은 원래 블랙홀과 블랙홀을 연결하는 통로였습니다. 그런데 문제가 있습니다. 한쪽에서 블랙홀 속으로 들어가 살아남아서 다른 쪽 블랙홀에 도달한다고 하더라도 빠져나갈 수 없기 때문이죠.

따라서 이번에는 무엇이든지 내놓기만 하는 화이트홀(white hole)이라는 것이 출구에 있어야만 했습니다. 그래서 일부 물리학자들은 화이트홀이라는 가설을 내놓고 있습니다. 바로 이 화이트홀이 있어야 웜홀도 존재할 수 있지 않겠어요?

* 웜홀의 상상도

[ 우주의 탄생, 빅뱅 이론 ]

우주가 어떻게 탄생했는지에 대해서는 여러 이론들이 있지만, 오늘날 대부분의 과학자들이 지지하는 이론이 바로 '우주 대폭발설'인 '빅 뱅(big bang) 이론'입니다.

이 이론에 의하면 137억 년 전, 하나의 점에 불과했던 태초의 우주가 매우 높은 온도와 밀도에서 대폭발을 일으켜 엄청나게 팽창해 현재에 이르게 되었다고 합니다. 이 대폭발로 점 상태의 우주는 급속도로 팽창해 나갔고 시간과 공간, 에너지가 만들어진 것입니다.

* 맨 아래 꼭지점이 대폭발점, 윗부분이 우주의 각 은하들

우리는 무엇이 이 빅뱅을 일으켰는지, 빅뱅 이전에 무엇이 존재하였는지, 아니 도대체 무엇인가 있기는 했는지 조차도 모릅니다. 그러나 이 우주는 엄청나게 뜨거운 기체로 이루어진 거대한 바다로 태어나서, 마치 핵폭탄이 폭발할 때 생기는 불덩어리처럼 사방 팔방으로 빠르게 팽창했습니다.

많은 과학자들은 우주가 지금도 팽창하고 있다고 말합니다. 이 주장의 근거로 은하가 계속해서 조금씩 멀어지고 있으며, 멀리 떨어진 은하일수록 우리가 살고 있는 은하계로부터 빠른 속도로 멀어지고 있다는 사실 등이 뒷받침하고 있습니다.

위와 같이 우주의 나이가 137억년이라는 것과 빅뱅(Big Bang,큰 쾅)에 의해서 탄생되었다는 이론은 아래에서 말씀드리는 에드윈 허블의 우주팽창의 발견과 우주배경복사 이론에 의하여 탄탄하게 뒷받침되고 있습니다.

* 빅뱅과 이후 우주의 확장 모습, 137억년전 맨 왼쪽 극히 미세한 점에서 폭발(Inflation)을

  통하여  우주가 형성되는 모습, 빅뱅 이후 4억년이 흘러 별(항성)이 생기기 시작하고 이후

  은하가 생기면서 오늘날의 우주가...폭발 당시의 빛이 지금도 전파형태로 우주를...우리가

  옛날 TV  를 켰을 때 화면에 지지지 하면서 나오는 전파 중의 100분지 1이 바로 빅뱅시 퍼

  져나갔던 빛이 전파로 바뀌어서...우리 주위를 맴돌고 있다고 합니다

< 에드윈 허블의 우주팽창 발견,1929년 >

우주 팽창을 발견한 영웅은 미국의 괴짜 천문학자 에드윈 허블이었습니다. 처음에는 법학을 전공했다가 천문학으로 전향한 허블은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 망원경을 이용해 우주가 팽창하고 있음을 최초로 발견했습니다.

그가 본 우리 주위의 모든 은하들은 지구로부터 후퇴하고 있었습니다. 우리가 무슨 끔찍한 병균에 오염되기라도 한 듯이 도망가고 있는 것입니다. 어떤 천문학자는 지구가 인간으로 오염되어서 모든 은하들이 도망가는 거라는 우스갯소리를 하기도 했죠.

* 에드윈 허블

어쨌든 허블의 관측 결론은, 우주의 모든 은하들은 방향에 관계없이 우리은하로부터 멀어져가고 있으며, 그 후퇴속도는 먼 은하일수록 더 빠르다는 것이었습니다. 거리와 후퇴속도와의 관계는 이른바 허블의 법칙으로 알려졌습니다. 과학사에서 최대의 발견으로 꼽히는 허블의 이 '우주 팽창'은 이전에 르메트르가 우주 원리를 통해 예견한 바 있었습니다.

우주는 우리 은하로부터 매순간 멀어지고 있다.

이처럼 우주의 모든 은하들이 우리로부터 멀어져가고 있지만, 그렇다고 우리은하가 그 중심이라는 뜻은 아닙니다. 서로가 서로에게 같은 비율로 멀어져가고 있는 것입니다.서울광장에 줄지어 놓인 걸상을 생각해보죠. 각 걸상들이 같은 비율로 간격이 벌여가고 있다면 거기에는 달리 중심이란 게 있을 수가 없습니다.

한 차원을 늘려 3차원으로 생각해보죠. 만약 밀가루 반죽에 건포도들을 박아넣고 굽는다면 빵이 부풀 때 건포도들의 간격들 역시 벌어질 것입니다.이와 같이 온 우주에 있는 은하들은 그 사이의 공간이 팽창함에 따라 기약없이 서로에게 멀어져가고 있는 중입니다. 따라서 이 우주에는 중심도 가장자리도 달리 없다고 할 수 있습니다.

[ 가모프의 ‘빅뱅 이론’ ]

우주가 팽창함에 따라 천체가 우리에게서 점점 멀어진다는 사실을 확실히 알았죠? 그런데 당시 사람들은 이런 의문을 가졌다고 합니다.

“잠깐만! 별이 점점 멀어지고 있다면, 바꿔 말해서 별이 에전에는 서로 가까이 있었다는 거잖아. 그럼 시간을 거슬로 올라가 처음에는 별이 모두 한곳에 뭉쳐 있었다는 것 아니야?”

* 가모프

지금은 팽창우주론이 일반론으로 자리 잡아서 그리 놀랄 일이 아니지만 당시에는 충격적인 이론이었던 것입니다. 예전에는 우주가 고요하고 안정된 상태라고 생각했으니까요. 하지만 허블의 발견대로 사실 우주는 팽창하고 있으므로, 천체는 앞으로 점점 더 멀어질 것입니다. 그런데 이런 원리대로라면 아득히 먼 옛날에는 별이 모두 한곳에 모여 있었어야 하지 않을까요?

1948년 이러한 생각을 정리하여 우주 급팽창 이론을 정리한 학자가 바로 러시아계 미국 물리학자인 조지 가모프였습니다.

이러한 생각은 매우 충격적이어서 당시 학자들이 꽤나 옥신각신했던 모양입니다. 위대한 학자들 가운데에도 반대론 측에 선 사람들이 있었는데, 아인슈타인도 그중 한 사람이었습니다.

한편 빅뱅(Big Bang)이란 말은 가모프의 우주급팽창 이론을 삐딱하게 생각했던 캠브리지 대학의 물리학자 호일이 BBC와의 인터뷰에서 "그래, 우주가 어느 날 갑자기 쾅(bang)하고 대폭발을 하고 생겨났단 말이지?"하며 가모프의 이론을 비아냥거리면서 생겨났습니다.

* 호일

이때부터 가모프가 주장한 우주론은 빅뱅이론이라고 불렸고, 가모프 역시 자신이 처음 지은 '원시 불덩이'(primeval‎‎ fire ball)란 말 대신 이를 사용하기 시작했습니다.

우주는 광활하고 별은 셀 수 없이 많습니다. 그 별들이 한곳에 모이면 어떻게 될까요? 분명 그곳은 어마어마하게 뜨겁겠지요.

많은 에너지가 좁은 곳에 모이면 온도가 높아집니다. 만원 지하철을 기억하지요? 그런데 사람이 아니라 우주의 에너지가 모였으니 상상을 초원할 정도로 높은 온도일 것입니다. 그래서 그렇게 초고온 상태, 우리가 상상하는 불 정도가 아니라 말도 안 될 정도로 엄청난 온도의 불덩어리가 아닐까 생각했던 거지요.

이 어마어마한 불덩어리가 어떤 원인인지는 몰라도 쾅 터져(Big Bang) 나갔다고 합니다. 그리고 그 때 엄청난 빛이 사방 팔방으로 퍼져 나갔겠지요. 그래서 가모프는 이렇게 생각했습니다. “그때 그 빛을 지금도 볼 수 있지 않을까? 하고 말이지요.

그러면 과연 우주에서 가장 오래된(137억년 전) 빛이 관측되었을까요?

< 빅뱅의 잔향, 우주배경복사(宇宙背景輻射,Radiation)의 발견 >

팽창 우주의 결정적인 증거는 그로부터 30여 년 후에 발견되었습니다. 1964년, 우주의 극초단파를 연구하는 천문학자들이 우주에서 마이크로파 잡음이 난다는 사실을 발견했습니다.

이 전파가 어떤 한 영역에서 오는 것이 아니라, 우주의 모든 곳에서 균일하게 오는 것이었죠. 미국 벨 연구소의 아노 페지어스와 로버트 윌슨이 최초로 발견한 이 마이크로파 잡음은 바로 빅뱅의 잔향으로, 이를 우리는 우주배경복사라고 부르고 있습니다.

* 페지어스(왼쪽)와 윌슨

이들은 안테나의 잡음을 잡기 위해 비둘기 똥을 치우다가 우연히 이 빅뱅의 화석을 발견했는데, 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았습니다. 그래서 사람들은 비둘기 똥을 치우다가 금덩어리를 주운 셈이라고 부러워했습니다.

우리는 이 빅뱅의 화석인 전파를 직접 눈으로 볼 수도 있습니다. TV에서 방송이 없는 채널을 틀 때 지직거리는 줄무늬 중 100분의 1은 바로 우주배경복사입니다. 우주가 탄생할 때 발생한 그 열기가 식어서 3K도의 전파가 되어 137억 년의 시공간을 넘어 지금 우리 눈의 시신경을 건드리고 있다고 생각해도 무방합니다.

어쨌든 펜지어스와 윌슨이 발견한 우주배경복사는 정상상태 우주론(우주는 태초에도 그랬고 지금도 균일하다는 이론)의 도전을 물리치고 우주 급팽창 이론인 빅뱅 모델에게 승리를 가져다주는 데 결정적인 역할을 했고, 이로써 인류는 비로소 만물은 태초의 한 원시 원자에서 출발했다는 답을 갖게 되었습니다.

처음에 그들은 전파를 수신할 수 있는 '전파 망원경'을 사용해서 우주를 날아다니는 전파를 조사했습니다. 그런데 어느날, 우주의 모든 방향에서 똑같이 일정한 잡음(마이크로파 잡음)이 잡히기 시작했습니다.

잡음은 보통 오는 방향에 따라 다르게 들리지요. 라디오도 전파가 더 잘 들어오는 방향이 있는데, 전파 망원경에 잡힌 잡음은 신기하게도 모든 방향에서 균일하게 들어왔습니다. 상식적으로 불가능한 일이었습니다. 광원(전파원)이 있는 방향에서 오는 전파가 더 강한데, 모든 방향에서 전파가 들어오다니! 이것은 우주 전체가 광원이라는 사실을 의미하는 것이었습니다.

그 잡음이 바로 가모프가 말한 우주 대폭발 이후 퍼져나간 빛이었던 거죠. 우주를 돌아다니기 시작한 빛, 우주 모든 곳에서 발생하여 전 방향으로 퍼져 나가는 파장인 겁니다. 우주가 팽창함과 동시에 빛의 파장이 점점 늘어나서 전파 상태가 된 것이지요. 이것을 바로 '우주배경복사'라고 부릅니다.

펜지어스와 윌슨은 처음에 이렇게 잡힌 전파를 전혀 눈치채지 못했는데, 누군가가 "가모프란 사람이 이런 이론을 만들었다고 하더라"하고 알려 주었던 모양입니다. 그래서 1964년 드 사람은 가모프가 말했던 전파를 실제로 포착한 것 같다는 내용의 논문을 썼습니다.

한 페이지 반 정도 되는 아주 짧은 분량이었습니다. 두 사람이 한 일은 매우 위대한 발견이었기 때문에 굳이 논문에 구구절절 쓸 필요가 없었던 것이지요. 그 논문으로 두 사람은 그 해 노벨상을 받았습니다.

< 허블 우주망원경이 찍은 우주배경복사>

펜지어스와 윌슨은 땅에 설치한 전파 망원경으로 전파를 측정했는데, 아무래도 대기의 방해로 우주에서 오는 전파를 깨끗하게 잡지 못하는 한계가 있었습니다. 라디오 전파도 그러한데 우주에서 날아오는 전파야 오죽하겠습니까?

* 허블 우주 망원경

그래서 1960년대에는 무리가 있었지만 1980년대에 들어서면서 NASA가 허블 우주망원경을 쏘아 올렸습니다. 대기권 밖이라면 방해물이 없으니 깨끗하게 측정할 수 있을 테니까요.

아래 그림은 허블 우주망원경이 촬영한 전체 하늘의 모습입니다. 빅뱅 이후 퍼져 나간 빛이며 처음이자 마지막으로 유일하게 우주의 모든 방향으로 뻗어 나간 빛입니다.

알아보기 쉽도록 관측한 전파의 미세한 파장(온도) 차이를 눈에 뛰는 색깔로 바꾸어 표시했습니다. 실제 차이는 10만 분의 1 정도로 아주 미세해서 구별하기 힘듭니다. 그리고 색깔이 얼룩덜룩한 것은 그 순간 우주 각각의 장소마다 온도가 달랐기 때문입니다.

* 우주배경복사(140억년전 빅뱅 당시의 빛의 잔향이 아직 남아있는 상태)

과거에는 눈으로 볼 수 있는 가시광선만 빛이라고 생각하였으나 현대에는 적외선과 자외선, X선 등의 모든 전자기파를 빛에 포함합니다.

* 빛의 종류

[ 우주,지구 그리고 천문학의 간추린 약사 ]

< 우주의 간추린 약사>

* 137억 년 전 : 순간적인 대폭발(이른바 빅뱅,Big Bang), 우주가 시작되다

* 10의 -36초 후 : 우주의 급속 팽창

* 1백만 년 후 : 우주가 투명해져 볼 수 있게 되다

* 4억 년 후 : 별과 은하가 형성되다

* 45억 년 전 : 태양계가 형성되다

<지구의 간추린 약사>

* 40억 년 전 : 번개가 치기 시작하고 지구 초창기의 원시 대기가 아미노산을 만들어내다. 연이어 단백   질의 막을 형성하고 생명체를 이루는 기초가 되다

* 36억 년 전 : 단세포 동물이 번식하다

* 10억 년 전 : 벌레(지렁이,회충류), 해파리, 수초류가 번창하다

* 5억 7천만 년 전 : 골격이 단단한 생물체가 화석에서 다수 발견되다

* 3억 6천 만 년 전 : 척추동물이 등장하다

* 2억 4천8백만 년 전 : 초기 공룡이 등장하다

* 6천5백만 년 전 : 소행성이 멕시코 유카탄 반도 북쪽에 떨어져 공룡이 멸종하다

* 3백만년 전 : 인류(유인원류)가 출현하다

* 20만년전 : 호모 사피엔스(오늘날의 인간 원조)가 등장하다

<천문학의 간추린 약사>

* 1483년 : "지구와 다른 행성들이 태양을 중심으로 돈다"는 '태양 중심설'을 주장한 코페르니코스 탄생하다

* 1610년 : 갈릴레이가 자신이 만든 망원경으로 목성, 토성의 고리, 금성의 위상, 은하수의 무수한 별들을 관측하다

* 1665년 : 뉴턴이 '만류인력의 법칙(중력의 법칙)'을 발견하다

* 1914년 : 아인슈타인이 일반상대성 이론을 발표하다. 그는 이 이론을 통해 빛도 중력에 의해 휘어진다는 가설을 제시했다

* 1919년 : 3월 29일, 일식 중에 관측된 별을 이용하여 아인슈타인의 이론 즉 “빛이 중력에 의해 휘어진다“는 사실이 증명되다

* 1929년 : 허블이 우주가 팽창하고 있다는 사실을 발견하다

* 1948년 : 조지 가모프가 빅뱅 이론을 발표하다

[ 은하 ]

빅뱅 이후 우주가 팽창함에 따라 우주를 이루던 뜨거운 기체가 식어져갔습니다. 그 기체의 밀도는 곳에 따라서 무작위하게 조금씩 달랐습니다. 기체가 충분히 식자, 밀도가 높은 구역 각각이 중력에 의해서 쪼그라들어 은하(galaxy, 별들과 행성들과 별들 사이에 흩어진 기체로 이루어진 거대한 집단)가 탄생했습니다.

현재까지 인류의 가시권에 들어온 은하는 대략 1조 개로 알려져 있습니다. 가장 큰 은하들은 몇조 개의 별을 포함하며 지름은 약 100만 광년에 달합니다. 가장 작은 은하들은 약 1,000만개의 별을 포함하며 지름은 1,000광년입니다.

[ 우리 은하(Milky Way Galaxy) ]

우리 은하는 다른 말로 은하수라고도 합니다. 은하수를 구성하는 별들의 분포를 이용하여 밝혀 낸 우리 은하는 중심 근처에 막대가 있으며, 그 바깥쪽에 나선 팔이 있는 막대 나선형 은하입니다. 태양과 같은 별들이 약 2,000억 개나 있습니다. 우주 공간에서 소용돌이를 일으키며 회전하는 거대한 별의 집단이 바로 우리 은하의 모습입니다.

우리 은하의 지름은 약 10만 광년입니다. 즉 빛의 속력으로 10만 년을 가야만 우리 은하의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 갈 수 있다는 말이죠. 원반의 두께는 약 1.5만 광년이며, 태양계는 우리 은하의 중심부에서 약 3만 광년 떨어진 곳에 위치하고 있습니다.

한편, 우리 은하의 별들은 은하의 중심을 기준으로 공전합니다. 태양계는 은하 중심을 약 2억 3,000만 년 정도의 주기로 공전하며, 중심 부근은 공전 속도가 더욱 빨라서 2,000만 년 정도입니다.

우리 은하에서 가장 가까운 대형 은하의 이름은 안드로메다 은하입니다. 지구에서 250만 광년 떨어져 있으며, 약 1조 개의 별을 포함하며 지름은 약 10만 광년입니다. 우리 은하와 안드로메다 은하는 크기, 모양, 보유한 별의 개수가 쌍둥이처럼 닮았습니다.

[ 태양계의 탄생 ]

약 45억 년 전, 태양은 막 타오르기 시작했고, 갓 태어난 태양계는 새로 만들어진 항성(태양) 주위를 빙빙 도는 기체와 먼지의 원반에 불과했습니다. 이 원반에는 수백만 년에 걸친 아주 느린 과정을 거친 후 우리 태양계의 행성과 위성이 될 물질들이 모두 들어 있었습니다.

행성들은 갓 태어났을 때에는 작은 크기였으나 서서히 주변의 먼지와 기체를 끌어 모아 커져갔습니다. 이후 중력에 의해 크기는 더욱 빨라졌고 마침내 현재의 행성들이 형성되었습니다.

* 태양계 행성들의 크기 비교, 뒤의 왼쪽은 목성 오른쪽은 토성

  중간 크기의 왼쪽은 해왕성 오른쪽은 천왕성

  그 아래는 왼쪽 지구, 오른쪽은 금성

  맨 아래 왼쪽은 화성, 오른쪽은 수성

우리 태양계의 행성은 가스형 거대 행성, 지구형(고체형) 행성으로 나누어집니다. 가스형 거대 행성은 목성,토성,천왕성,해왕성이며 지구형(고체형) 행성은 수성,금성,지구,화성을 말합니다.

지구형 행성이 만들어진 것은 태양과 가까이 있는 원반에 바위가 많았기 때문일 것입니다.

[ 태양계의 어머니, 태양 ]

태양 질량의 약 4분의 3은 수소가 차지하고, 나머지 4분의 1은 헬륨으로 되어 있습니다. 그 외에 철, 산소, 탄소, 네온과 같은 좀 더 무거운 원소가 2퍼센트 가량이 됩니다. 이토록 간단한 구성 요소들이 모여 빙글빙글 돌아갈 뿐이지만, 태양은 지구보다 33만배나 무겁습니다.

태양은 기체도,액체도,고체도 아니면, 제4의 물질 형태인 플라스마로 이루어져 있습니다. 구태여 이야기하자면 기체 상태에 가깝다고 할 수 있겠습니다.

태양의 중심핵은 온도가 섭씨 1,500만도에 이르며, 이곳에서 핵융합반응이 일어나면서 태양 에너지의 대부분을 만들고 있습니다. 태양 빛(광자)이 지구상의 우리 눈까지 들어오는데 8분 남짓 걸리지만 정작 태양의 중심핵에서 출발하여 표면에 이르기까지 1만년에서 길게는 17만년 정도 걸리는 것으로 추정되고 있습니다.

태양과 지구의 거리는 1억 5,000만 킬로미터이며 태양의 빛이 지구에 도달하기까지 8분이 걸립니다. 태양은 뜨거운 기체 공이며 중심부에서 핵연료(수소)를 태워서 열을 냅니다. 태양의 지름은 지구보다 10배 더 큽니다. 태양 안에 지구가 100만개는 들어갈 수 있습니다.

태양을 제외한 태양계 내의 모든 행성, 왜소행성, 위성과 소행성을 다 끌어모아도 그 총질량은 태양 전체의 질량의 0.5퍼센트도 안됩니다. 표면에는 플레어들(Flares,태양의 폭발), 열점들(hot spots), 온도가 비교적 낮은 지점들이 있습니다.

* 맨 왼쪽이 태양, 수성 금성 지구 금성 목성 토성 천왕성 행왕성 순으로...명왕성은 너무 작아

  행성으로 취급하지 않는다네요

지구를 비롯한 8개의 행성들이 태양 주위를 타원궤도로 돌고 있습니다. 그밖에 많은 왜소 행성들(가장 유명한 것은 명왕성)과 혜성들, 소행성과 유성체라고 부르는 더 작은 바위 덩어리들이 태양 주위를 돌고 있습니다.

태양계는 태양보다 1,000배 더 큽니다. 태양에서부터 태양계 끝까지의 거리는 150억km되며 이에 따라 빛이 태양계를 가로지르려면 11시간이 걸립니다. 태양 말고 가장 가까운 별은 프록시마 센타우리로 태양계로부터 4.24광년 떨어져 있습니다.

* 태양의 구조

[ 태양의 죽음 ]

태양과 지구의 나이는 약 45억 년입니다. 우주의 나이에 비하면 약 3분의 1인 셈이죠. 앞으로 65억 년 정도가 지나면 태양은 중심부의 핵연료(수소)를 다 써버리게 될 것입니다. 그러면 태양은 중심부를 둘러싼 껍질에 있는 연료를 태우기 시작할 것이고, 태양의 표면은 팽창하여 지구를 삼키며 태워버릴 것입니다.

그 껍질의 연료마저 소진되면, 태양은 쪼그라들어 덩치는 지구와 비슷해지지만, 밀도는 100만 배 높은 백색왜성이 될 것입니다. 백색왜성은 수백억년에 걸쳐 차츰 온기를 잃어 조밀하고 어두운 재가 됩니다.

[ 태양계의 행성들 : 수성,금성,지구,화성,목성,토성 ]

< 저주받은 행성, 수성 >

수성은 태어날 때부터 저주를 받은 것이나 다름없었습니다. 지난 45억 년 동안 무수한 소행성과 혜성의 폭격을 맞았습니다. 지구는 그런 폭격을 막아주는 담요(대기권)가 있지만, 수성은 자신을 방어할 수단이 전혀 없었던겁니다.

벌거벗은 수성에 운석이 날아들 때 그것을 잘게 부수거나 속도를 늦춰줄 대기권이 없는 거지요. 이는 크기가 너무 작아 대기권을 붙들어 맬 중력이 작은데다가 태양과 가까워 너무 뜨거워 이렇다 할 대기를 지닐 수가 없었습니다.

수성의 사진을 보면 소행성과 혜성들로 무수하게 두들겨 맞은 곰보자국이 가득합니다.

< 지구의 끔찍한 쌍둥이, 금성 >

금성은 지구의 밤하늘에서 가장 밝게 빛나는 행성으로 태양과는 약 1억 800만 킬로미터 떨어져 있습니다. 일출 직전이나 일몰 직후에 가장 밝아지기 때문에 인류가 오래전부터 주목했던 천체였습니다.

지구와 똑같은 물질로 이루어졌으며,크기도 질량도 거의 비슷하지만 유사점은 여기까지입니다. 금성은 황산으로 이루어진 두꺼운 구름이 강한 바람에 이끌려 다니는 지옥과도 같습니다. 지표면의 온도는 납을 녹일 정도로 뜨겁습니다.

얼핏 보기에는 서로 유사해 보이는 두 행성(지구와 금성)이 이렇게 끔찍하게 다른 주된 이유는 금성의 대기 때문입니다. 즉 금성의 대기는 온실가스(이산화탄소와 수증기)로 가득차 있습니다.

지구보다 태양과 가까운 금성은 점점 더 뜨거워지면서 먼 옛날에 바다가 있었지만 모두 증발해 버렸고, 증발한 물은 수증기가 되어 대기에 보태졌습니다. 또한 수천 개의 화산에서 이산화탄소가 뿜어져 나와 금성의 대기는 더욱 답답해졌습니다. 오랜 세월이 흐르면서 대기는 점점 더 뜨거워졌고 천천히 질식사했던 겁니다.

< 태양계의 기적, 지구 >

태양계는 인간이 살기에는 부적합한 곳입니다. 그동안 우리가 탐사해 온 행성과 위성들은 하나같이, 가장 가까운 이웃에서부터 태양계의 가장 가장 먼 가장자리를 지키는 천체에 이르기까지, 극한의 환경을 지니고 있습니다.

우리가 발견한 세계들은 뜨겁기 짝이 없는 열기와 얼어붙은 냉기, 엄청난 압력을 받아 형성된 풍경, 행성의 크기와 맞먹는 초대형 폭풍으로 가득합니다.

이렇게 적대적인 세계 속에 우리의 지구는 가혹한 태양계 속 고요한 오아시스처럼 자리 잡고 있습니다. 이 엄혹한 우주 공간에서 우리를 격리하여 보호해 주는 것은 우리 머리 위에 있는, 필름처럼 얇디얇은 덮개인 대기권입니다.

우리의 일상생활 속에서 지구의 대기권을 떠올릴 일은 별로 없지만, 이 가늘고 푸른 선 때문에 우리는 숨 쉴 수 있는 공기, 마실 수 있는 물, 살아갈 수 있는 환경을 누리고 있는 것입니다.

대기권은 부드러운 담요처럼 태양의 열기를 붙잡아두면서도 해로운 방사능을 막아줍니다. 대기권이 간직한 산소,물,이산화탄소 등은 서로 다른 수백만 종의 생명체가 지구에서 살아갈 수 있게 해주는 토대인 것입니다.

* 인간에게 정말로 고마운 대기권(푸른띠)

그러나 이 대기권도 태양풍(태양의 표면에서 이따끔씩 어마어마한 폭발로 생기는 현상) 한방이면 날아가 버립니다. 이 태양풍을 방어하는 것이 지구의 자기장인 것입니다. 이 자기장이 강력한 태양풍을 대부분 튕겨내고 있습니다. 이 자기장이 바로 우리 지구를 보호해 주는 눈에 보이지 않는 보호막 인 것입니다.

태양풍과 자기장의 충돌을 보여주는 것은 이른바 '북극광'이라고도 부르는 '오로라'인 것입니다. 지구의 자기장에 관하여는 아래 화성에서 잠깐 설명합니다.

* 오로라들

< 대기권을 잃어버린 화성 >

화성은 태양계의 행성 중에서도 생명체가 있을 확률이 가장 높을 것이라고 짐작되던 천체였습니다. 그러나 1976년 나사에서 쏘아 보낸 바이킹 호가 화성에 착륙하면서 이러한 가설은 무너졌습니다. 이와같이 화성에 생명체가 없는 것은 바로 화성에는 대기권이라고 할 만한 것이 없기 때문이었습니다.

화성의 기압은 지구 기압의 1퍼센트에도 미치지 못할 정도로 빈약하기 이를 데 없습니다. 대기가 없다보니 수성과 마찬가지로 운석의 공격을 막아낼 방도가 없었던 겁니다. 또한 지구의 대기권내의 오존층도 존재하지 않아 생물들에게 치명적인 자외선을 흡수할 수 있는 장치가 안되어 있기 때문이었습니다.

화성이 대기를 잃어버린 이유는 태양이 미치는 막강한 힘에 휘둘렸기 때문입니다. 태양이 내뿜는 태양풍은 엄청나게 뜨거운 데다 무시무시한 속도로 우주공간을 가로지르곤 합니다. 우리의 지구도 이런 태양풍이 대기권을 날려 보낼 수가 있지만 다행히 지구는 자기장이라는 눈에 보이지 않는 강력한 방어막에 둘러싸여 있어 대기권을 보존하고 있습니다.

지구자기장은 지구 중심부에 있는 녹은 철로 된 핵에서 나오며, 지구로 오는 태양풍 대부분을 막아낼 정도로 강력합니다. 이것이야말로 지구와 화성의 극명한 차이인 것입니다.

화성이 자기장을 잃어버린 것은 오랜 세월 전에 화성 내부의 핵이 열을 잃어버리면서 녹은 상태였던 철의 핵이 고체로 굳어졌습니다. 녹은 철의 흐름에 따라 생기는 전류가 더 이상 흐르지 않게 되자 자기장도 사라져 버리게 된 것입니다.

< 격렬한 폭풍에 시달리는 목성 >

목성은 지름이 14만 킬로미터나 되는 태양계 내에서 가장 큰 행성입니다. 목성 안에 지구가 1,300개가 들어가고도 남습니다. 목성은 주로 수소와 헬륨으로 이루어진, 사실상 거의 대기뿐인 행성입니다.

목성은 지구의 대기권같은 가늘고 푸른 선이 없습니다. 목성의 대기권은 두께가 수천 킬로미터나 되고, 끊임없이 부글거리면서 엄청난 규모의 폭풍을 계속 만들어내고 있습니다.

고도에 따라 네 개의 층으로 나누어지며, 끊임없이 저기압, 폭풍, 번개를 일으키고 있는 것입니다.

< 아름다운 고리를 가진 행성, 토성 >

토성은 태양에서 14억 킬로미터 떨어진 태양계에서 여섯 번째 행성입니다. 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 약 30년이 걸리지만 토성의 하루는 10시간 반 남짓합니다. 토성은 태양계에서 목성 다음으로 크지만 질량은 지구의 95배에 불과합니다. 이는 토성의 밀도가 놀라울 정도로 낮기 때문이죠.

토성이 이렇게 밀도가 낮은 이유는 그 구성요소 때문입니다. 토성도 주로 수소와 헬륨으로 되어 있습니다. 태양계의 외행성인 목성, 천왕성,해왕성과 마찬가지로 토성도 가스형 행성입니다. 태양계의 내행성은 수성,금성,지구,화성을 말합니다.

토성은 아름다운 고리를 가진 행성으로 널리 알려져 있습니다. 토성의 고리는 수백개의 고리로 이루어져 있는데 이 각각의 고리는 수억 개의 얼음 조각으로 이루어져 있습니다.

지구에서 보아도 그렇게 밝게 빛나는 이유는 얼음 입자들이 거의 순수한 물로 이루어져 있기 때문입니다. 얼음 조각 대부분은 1센티미터보다 작고 그중 다수는 미크론 단위의 미세한 얼음 파편이지만, 빙산이나 집 몇 채만큼 큰 것도 있고, 폭이 1킬로미터가 넘는 것도 있습니다.

[ 상세한 영화 줄거리 ]

머지않은 미래인 2040년, 인류는 악화되는 기상환경과 병충해로 인하여 만성적인 식량부족 사태를 겪고 있습니다. 재배가 가능한 식물이 하루하루 줄어가고 있으며, 대형 모래 폭풍 때문에 사방이 흙먼지 투성이입니다.

국가의 기능이 약화되어 각종 정부기관들과 군대는 사라졌고, 인류가 이룩한 과학기술도 잊혀져 가는 중입니다. 식량 부족으로 대부분의 사람들은 농업에 종사하며, 대학에 진학하는 극소수를 제외한 모든 아이들에게 농업이 권장되고 있습니다.

전직 우주 조종사 겸 엔지니어이자 현직 농부인 미국인 쿠퍼(매튜 매커너히)는 장인과 함께 아들 톰과 딸 머피를 키우며 살고 있습니다.(아내는 뇌종양으로 인해 병사하였습니다).

어느 날 아침, 식사를 하던 도중 딸 머피는 2층 자기 방 안의 책들이 알 수 없는 이유로 떨어진다며 유령이 있는 것 같다고 말하지만 쿠퍼는 유령은 없다며 과학적인 방법으로 접근할 것을 권유합니다. 그러나 그날 오후 쿠퍼도 머피의 방에서 또다시 중력 이상 현상으로 책이 떨어지는 것을 목격합니다.

이후 어느 날 식구들은 야구 경기를 관람하러 갔다가 한창 경기가 진행되던 도중 불어 닥친 대형 모래폭풍에 집으로 돌아갑니다. 집으로 돌아온 쿠퍼 가족은 미처 창문을 닫지 않았던 2층 머피 방에 엄청난 모래가 쏟아져 들어온 것을 확인합니다. 그런데 쿠퍼와 머피는 중력의 이상 작용으로 모래가 일정한 패턴으로 떨어져 있는 것을 보게 됩니다.

그 모래를 2진법으로 분석한 끝에 쿠퍼는 특정 장소의 좌표를 알아내 그곳으로 출발하는데, 이때 머피도 몰래 차에 탑승합니다. 야밤에 도착한 그곳은 철조망으로 길이 막혀 있었고, 쿠퍼가 절단기로 철조망을 절단하려는 순간 서치라이트 불빛이 쏟아지며 위협적인 목소리와 함께 둘은 내부로 잡혀 들어갑니다.

그곳에서 쿠퍼는 로보트 타스에게 심문을 받고, 아멜리아 브랜드(앤 해서웨이)박사를 만납니다. 그곳은 로켓 발사장이자 연구센터였으며 정부가 비밀리에 과거의 NASA를 재결성한 곳이었습니다.

쿠퍼 부녀는 그 일원들과 전에 같이 일했던 물리학자인 존 브랜드(마이클 케인) 박사를 만나게 됩니다. NASA 소속의 파일럿이었던 쿠퍼에게 딸 아멜리아와 다른 연구원들을 소개한 브랜드 박사는 NASA에서 비밀리에 추진 중인 '나사로 프로젝트'에 대해 설명해 줍니다.

브랜드 박사는 48년 전 토성 근처에 웜홀이 출현했으며 이를 통해 지구상에서 간헐적으로 중력 이상 현상이 발견되었다고 합니다. 이 중력 이상 현상은 쿠퍼 부녀도 겪은 적이 있었던 바로 그것이었습니다.

나사에서는 이 웜홀이 멸망 위기를 맞은 인류에게 현재로선 항성 간 여행이 불가능하다는 한계를 가진 인류를 '살 수 있는 행성'들로 초대하려는 누군가에 의해 의도적으로 열어 준 것이라는 가설을 세우고 탐사선을 보냅니다. 즉 나사는 이 프로젝트를 통하여 탐사선을 보내 인류를 구원하기 위해 웜홀을 통해 다른 은하계에서 인류가 살 수 있는 행성을 찾으려는 시도였습니다.

NASA에서는 이미 무인탐사선을 보내서 12곳을 추려냈고, 이를 바탕으로 12명의 유인선발대가 떠났으며 유인선발대가 보내준 통신으로 어느 정도 인류가 살 가능성이 있는 행성 3개를 추려내는 데 성공했습니다. 존 브랜드 박사가 인류를 구하는 방법으로 세운 계획에는 플랜 A와 B가 있었습니다. 플랜 A는 웜홀을 통해 얻은 '중력을 제어할 수 있는 중력 방정식'을 응용해 우주선을 쏘아 인류를 태우고 해당 행성으로 가는 것입니다.

이 우주선은 NASA 기지 그 자체로 즉, 물체를 아래로 잡아당기는 지구의 중력을 제어해서 현재의 물리적 발사 기술로는 궤도로 올리지 못할 무거운 물체들을 적은 힘으로도 날릴 수 있게 하는 것입니다. 하지만 이 중력방정식은 아직 해답이 제대로 나오지 않았기에 가능할지를 장담할 수 없는 플랜이었습니다.

플랜 B는 500여 개의 수정란을 쏘아 보내 새로운 행성에서 인류를 재건한다는 계획이었습니다. 이 경우에는 현재 지구상에 살고 있는 인류는 모두 지옥 같은 지구에 남은 채로 사망할 수밖에 없었습니다.

또한 중력방정식이 아직 완성되지 않은 상황이기 때문에, 우주선 인듀어런스 호로 우선 가능성이 있다는 3개의 행성을 탐사하고 복귀하는 것을 목표로 하되 여의치 않을 경우 가져가는 수정란들로 인류를 재건하는 것을 목표로 삼았습니다.

브랜드 교수는 숙련된 파일럿인 쿠퍼가 우주선의 조종을 맡아주길 부탁합니다. 갑작스러운 제안에 황당한 쿠퍼였지만, 인류에게 남겨진 시간이 얼마 남지 않았다는 것을 알고 있습니다 브랜드 교수는 마지막 남은 옥수수마저 곧 멸종 될 것임을 보여주며 쿠퍼의 딸, 머피 세대가 인류의 마지막 세대가 될 것이라고 합니다.

질소로 호흡하는 생물들에 의한 병충해로 인해 농업은 불가능해지고, 대기 중의 산소마저 줄어들어 인간의 호흡마저 곤란한 상황이 오리라는 것입니다. 이제 쿠퍼는 자식과 인류를 구하기 위해 이 프로젝트에 합류를 결심하게 됩니다.우주선 인듀어런스 호의 출발을 앞두고, 머피는 아버지가 자신을 떠나 끝내 돌아오지 않을 거라는 슬픔과 두려움에 쿠퍼를 외면합니다. 마침내 떠나기 직전 머피의 방에 들어간 쿠퍼는 딸을 끌어안고 자신의 것과 닮은 시계를 주며 꼭 돌아올 것이라 약속을 합니다.

자신이 빛에 가까운 속도로 이동한다면 상대성 이론에 의해 비슷한 나이가 된 서로를 만나볼 수 있을 것이며, 그때 두 시계의 시간 차이가 얼마나 나는지 비교해보자는 것이었습니다. 하지만 머피에게 그 말은 도리어 그 약속이 얼마나 기약할 수 없는 것인가를 드러내는 것에 불과했습니다.

머피는 떨어진 책들의 배열에서 '가지 말라(STAY)'는 신호를 찾아냈다고 외치지만 쿠퍼는 그 말을 뒤로 하고 방을 나섭니다. 그때 다시 책장에서 책이 한 권 떨어집니다. 하지만 쿠퍼는 이를 무시하고 결국 집을 떠나 인듀어런스 호를 타고 우주로 향합니다.

* 우주로...

인듀어런스 호는 화성의 중력을 이용(바이스윙)해서 웜홀이 있는 토성을 향해 날아갑니다. 토성까지 걸리는 약 2년의 시간 동안 탐사대원들은 자원을 아끼고 육체 수명을 유지하기 위해 냉동수면에 들어갑니다.

냉동수면에 들어가기 전 쿠퍼는 로봇 타스를 통하여 같이 동승한 아멜리아가 먼저 탐사하러 떠난 이들 중 하나인 에드먼즈를 사랑하고 있다는 사실을 대강 눈치채고, 지상의 가족들에게는 메시지를 남깁니다. 한편 지구에선 머피의 총명함을 눈여겨본 브랜드 박사가 그녀를 제자로 받아들입니다.

2년 후 동면에서 깨어난 4명의 탐사대원들은 토성의 궤도에서 웜홀을 발견하고 그곳을 통과합니다. 웜홀을 통과한 인듀어런스 호는 새로운 우주에서 별들을 만나고 이어서 가까운 곳에 존재하는 블랙홀을 발견합니다.

* 밀러 행성

탐사선 레인저 호에 옮겨 탄 일행들은 우선 제일 가까운 밀러 행성(가칭)을 목표로 잡습니다. 밀러 행성은 지표면이 물로 덮여있는 행성이었고, 레인저 호는 선발대의 신호를 찾아 바다 한가운데에 착수합니다. 그러나 적합하다고 신호를 보낸 선발대의 우주선은 잔해만 남아 있었으며 이 행성은 근처의 블랙홀의 중력으로 인해 행성에 있는 물 대부분이 모인 거대 해일이 움직이고 있는 행성이었습니다.

쿠퍼는 멀리 보이던 산맥 같은 것이 사실은 파도이며 그 파도가 곧 그들을 덮칠 것이라는 사실을 알아챕니다. 이에 행성을 벗어나기 위해 쿠퍼는 행성 조사차 밖에 있는 도일과 아멜리아에게 속히 돌아오라고 합니다. 하지만 도일은 아멜리아가 탑승한 뒤 선내에 들어오려다 파도에 휩쓸려 실종됩니다.

이들은 3번째 파도가 오기 직전 가까스로 행성을 탈출하여 인듀어런스 호로 복귀합니다. 밀러 행성에서 이들이 미적거린 몇시간은 토성까지 오면서 잠자면서 보낸 2년을 합하여 지구에서는 23년이 흘렀습니다. 밀러 행성에서는 몇시간이 가까운 블랙홀로 생긴 중력 현상 때문에 21년이 흘러간 것입니다. 밀러에서의 한시간은 지구의 7년을 의미합니다.

지난 23년 동안 지구에서 온 여러 메시지가 보관되어 있었고 쿠퍼와 아멜리아는 지구의 가족들에게서 보내진 보낸 메시지를 각자 확인합니다. 톰은 어엿한 어른이 되어 쿠퍼의 농장을 물려받아 운영하면서 로이스란 여성과 만나 가정을 꾸린 것을 알게 됩니다. 그리고 제시라는 이름을 붙인 첫째 아이가 태어났다는 사실을 말해주며 쿠퍼가 할아버지가 되었음을 보고합니다.

그러나 그 다음 메시지에서는 나빠진 환경 때문에 제시가 일찍 사망하여 쿠퍼의 아내와 장인의 곁에 묻었다고 합니다. 그 뒤 영상에서 톰은 "지난 20여 년간 아버지를 기다려 왔지만 더는 못하겠다. 다른 사람들 말대로 이제 아버지를 내려놓겠다."고 하고 실제로 그 뒤에 톰의 메시지는 더 나오지 않습니다. 쿠퍼는 아들의 메시지를 읽어 보며 오열합니다.

톰의 메시지가 다 끝났나 싶었을 때 갑자기 성인이 된 머피(제시카 차스테인)가 등장합니다. 성인이 되고 나서야 처음으로 쿠퍼에게 메시지를 보낸 것입니다. 머피는 "오늘은 제 생일입니다. 그리고 아주 특별한 날입니다. 떠날 때 아버지의 나이와 지금 제 나이가 같습니다."면서 "아버지는 정말 나쁜 사람입니다."라고 비난합니다. 하지만 이내 눈물을 터뜨리며 "이제 그만 돌아와 달라"고 애원합니다.

이후 밀러 행성에서 너무 오랜 시간을 지체했기 때문에 지구로 돌아가려면 한 개의 행성만을 방문 할 수 있는 연료만 남게 되자 아멜리아는 개인적 감정으로 사랑하는 사람이 간 에드먼즈 행성을 갈 것을 주장하지만 쿠퍼는 신호를 주기적으로 보내는 만 박사가 있는 행성으로 결정하고 그곳으로 가게 됩니다.

만 박사의 행성으로 가긴 했으나 근처의 블랙홀을 이용해서 가는 바람에 51년이나 또 소요한 것도 간과할 수 없습니다. 한편 그 시각 지구에선 아멜리아의 아버지인 존 브랜드 박사가 임종을 앞두고 있었습니다. 존을 위로하던 머피에게 존은 노환으로 죽어가면서 유언으로 자신이 사실 그들을 속였다는 것을 고백합니다.

* 쿠퍼가 우주를 날아가는 동안 성장한 톰과 머피

사실 존은 처음부터 플랜A가 불가능함을 알고 플랜B의 실행을 위해 아멜리아, 머피와 쿠퍼를 속였던 것입니다. 존의 임종을 지켜보면서 20여년 만에야 진실을 알게 된 머피는 격분합니다.

머피는 바로 아멜리아에게 당신의 아버지가 임종했다는 소식을 전하며 존이 이제껏 자신과 자신의 아버지를 속이고 있었음을 알고 있었느냐고 따지듯이 묻습니다.

* 만 행성

그 시각 탐험대는 만 행성에 내려가, 냉동수면 중이던 만 박사(맷 데이먼)를 깨웁니다. 인간이 그리웠던 그는 탐험대를 보자마자 울음을 터뜨리고, 탐험대는 만 박사를 위로한 후 자초지종을 듣습니다.

이 행성은 매우 춥고 대기에는 암모니아가 많지만 지표면에 있는 탄화수소와 만나 인류가 호흡하기 충분한 기체 상태와 사람이 걸어다닐 수 있는 고체 성분의 땅이 있어 지하로 내려가면 사람이 살 만한 환경이 있다는 만 박사의 이야기에 탐험대는 기뻐합니다.

하지만 그 순간 머피의 메시지가 도착하고, 만 박사는 "브랜드 교수는 이미 중력 방정식을 풀었지만 중력 방정식과 양자역학의 결합을 통해 진정한 중력 이론을 완성하기 위해서는 블랙홀 내부의 특이점의 관측 데이터가 필요하다. 이 데이터는 상식적으로 절대 얻을 수 없기 때문에 40년 동안 풀고 있다고 거짓말을 하고 있었다."라고 고백합니다.

머피는 그 사실을 아멜리아와 아버지(쿠퍼)도 알고 있었느냐고 물어봅니다. 또한 밀러 행성에서 쿠퍼 일행이 시간을 낭비한 동안 인듀어런스 호에서 홀로 연구 중이던 로밀리 대원 역시 이 결론에 도달했습니다. 플랜 A는 예산을 타내고 지원자를 받기 위한 위장에 불과했으며 실제로는 플랜 B밖에 없었던 것입니다.

이 사실은 존의 딸인 아멜리아조차 모르고 있었기에 자신도 경악합니다. 뒤늦게 이 사실을 알고 나서 격분한 쿠퍼는 자신은 인듀어런스 호를 끌고 더 늦기 전에 지구로 복귀하겠다고 선언합니다. 로밀리는 이왕 이렇게 됐으니 블랙홀의 특이점을 관통하면 이 블랙홀의 특성상 운 좋게 살아서 블랙홀(웜홀로 연결)을 빠져나갈 수(그래야 지구가 있는 은하계로 돌아오니까요) 있을 거라고 제안합니다.

그러면서 행성 탐사 중 망가진 만 박사의 로봇 킵의 부품을 이용하면 특이점 관측 데이터를 전송해 줄 수도 있을 것이라고 덧붙입니다. 쿠퍼는 떠날 준비가 완료되면 자신은 다시 인듀어런스 호를 타고 지구로 떠나겠다는 뜻을 확고히 밝히고, 아멜리아와 로밀리가 각각 떠날 준비와 인공지능 로봇의 수리를 하는 동안 만과 쿠퍼는 장거리 탐사를 나가게 됩니다.

지구에선 머피 역시 이 사실을 알아내고, 자신의 방이라면 어쩌면 특이점 데이터를 얻을 수 있을지 않을까 하는 생각으로 동료인 게티와 함께 옛 집으로 향합니다. 아버지 집에서 대를 이어 살고 있는 오빠와 달리 올케인 로이스와 조카 쿱의 호흡기 상태가 많이 안 좋은 상태였습니다.

쿱의 건강 상태를 걱정한 머피가 게티를 고향집까지 데려와 올케와 조카를 진찰받게 합니다. 진찰 결과 둘 다 당장 이 곳을 떠나 더 좋은 환경으로 가야 한다는 소견을 듣지만, 때마침 집에 돌아온 톰은 게티의 소견을 무시합니다.

게티가 끝까지 설득하려 하자 격분한 톰은 게티의 얼굴에 주먹을 날려 때려 눕히며 "여긴 내 집이니 나가라!"라고 단호히 말합니다. 머피는 "로이스와 쿱만이라도 떠나게 해 달라"라고 했으나 톰은 끝내 "내 가족은 누구도 못 데려간다!"라고 소리칩니다. 쿠퍼에게 남긴 마지막 메시지에서는 톰이 아버지를 잊겠다고 했지만 결국 잊지 못한 듯합니다.

쿠퍼가 떠날 때 톰은 자신이 아버지의 뒤를 이어 농장을 관리하겠다고 약속했는데, 그 약속을 지키기 위해 현재는 사람이 살 수 없을 지경이 된 농장에서 버티고 있는 것으로 보아서 알 수 있습니다. 크게 마음 상한 머피는 "알아서 해라!"라며 게티와 함께 잠자코 돌아가지만 돌아가던 중에 살 곳을 찾아 떠나는 사람들의 끝없는 행렬을 보고 결국 게티에게 부탁해 차를 돌려 다시 농장으로 향합니다. 

 한편 쿠퍼를 지구로 돌아가지 않게끔 설득하던 만 박사는 쿠퍼가 완고히 거부하자 갑작스레 쿠퍼의 통신기를 떼어버리고 절벽으로 밀어서 죽이려 듭니다. 사실 지하에 인류가 살 만한 환경이 있다는 말은 거짓이었습니다. 만 박사는 자기가 도착한 행성이 인류 생존에 부적합하다는 사실을 잘 알고 있었고, 혼자 쓸쓸히 죽기 싫어 거짓 보고를 해 구조대를 오도록 한 것입니다. 이를 위해 같이 있던 킵도 고장 내 버렸습니다.

만 박사는 자신처럼 가족 없는 과학자와 탐험가 등 11명을 직접 설득해 우주로 보냈고, 이들 대다수가 머나먼 행성에서 홀로 죽은 상황에 자신은 거짓 보고에 힘입어 지구로 돌아간다면 엄청난 비판은 물론이고 큰 책임을 져야 할 상황이었습니다. 때문에 만 박사는 쿠퍼를 죽이고 인듀어런스 호를 탈취해 에드먼즈 행성에서 플랜 B를 실행할 계획을 세웁니다.

* 머피

절벽으로 떨어지는 찰나, 쿠퍼는 만을 잡고 안간힘을 다해 버팁니다. 결국 둘은 함께 굴러 떨어지며 몸싸움을 벌입니다. 만은 쿠퍼의 우주복 헬멧에 연속으로 박치기해 헬멧 유리를 깨뜨립니다. 헬멧은 동일한 재질일 것이므로 두 사람의 헬멧이 같이 망가지거나 만의 헬멧만 부서질 수도 있었습니다.

하지만 고독사할 거란 공포 속에 실시한 냉동 수면에서 깨어나 구조대를 만난 만은 망설일 게 없었습니다. 쿠퍼는 바닥을 뒹굴며 고통의 비명을 지르고, 만은 무전기로 들려오는 쿠퍼의 비명소리를 차마 계속 듣지는 못하겠는지 "자네가 죽는 걸 볼 자신은 없네."라며 무전 수신기를 끄고 인듀어런스 호를 향해 가버립니다.

만이 떠난 후, 만이 떼어냈던 자신의 통신기를 가까스로 찾아낸 쿠퍼는 아멜리아에게 연락하고, 아멜리아는 서둘러 쿠퍼를 구하러 갑니다. 로밀리는 만의 로봇을 직접 수리하려 하였으나 만이 자신의 로봇이 부팅되면 바로 자폭하게 설정을 해 놓은 탓에 로밀리는 폭사하고 맙니다.

한편 지구에서 머피는 고집불통인 톰을 유인하여 로이스와 쿱을 구하기 위해 옥수수 밭에 불을 지릅니다. 불길이 솟구치자 화재 진압을 위해 톰이 나가고 그 틈을 타 고향집에 다시 들어 온 머피는 옛날 자신의 방에서 일어났던 유령 현상이 존 브랜드의 불완전한 이론을 완성시킬 양자역학의 단서라 믿고 그 원인을 찾습니다.

* 만 박사(맷 데이먼)가 수면상태로 있는 캡슐

다시 장면이 만 행성으로 바뀝니다. 아멜리아가 착륙선을 기동하여 쿠퍼를 구조하고, 기지에서 로봇을 수리하다가 폭발에 휘말린 타스를 회수하여 인듀어런스 호로 돌아가기 위해 이륙하지만, 그 사이 만은 쿠퍼 일행이 타고 내려온 레인저 모듈을 타고 대기권을 벗어나 인듀어런스 호를 탈취하려 합니다. 그러나 자동 도킹을 타스가 막아놓았습니다.

이에 만 박사는 수동으로라도 도킹하기 위해 작업을 시도합니다. 이러한 사실을 알고있는 쿠퍼와 아멜리아는 지속적으로 경고를 날리지만, 만 박사는 무리하게 해치를 열다가 기압차로 모듈이 터지고 말았고 우주공간으로 튕겨나갔으며 인듀어런스 호는 자동 항법 장치를 잃고 맙니다.

쿠퍼는 인듀어런스 호를 잃으면 희망 없다고 판단해, 반파된 채 빙글빙글 돌며 서서히 추락하는 인듀어런스 호와 도킹을 시도하게 됩니다. 쿠퍼는 인듀어런스 바로 아래로 향해 인듀어런스 호의 회전속도인 67~68 RPM에 맞춰 착륙선을 회전시켜 기적적으로 도킹에 성공합니다.

* 블랙홀

하지만 이미 상당한 데미지를 입은 인듀어런스 호는 블랙홀의 중력권에 잡혀 끌려가기 시작합니다. 쿠퍼는 세 번째 행성에 가는 방법을 고민하던 끝에 사건의 지평선을 통과하지 않고, 소위 부드러운 지평선을 통과해서 블랙홀을 스윙바이(중력을 이용하여 추진력을 얻는 방법) 하기로 결정합니다.

블랙홀 근처를 통과하는 과정에서 지구의 시간은 51년이 흐르게 됩니다. 쿠퍼의 계획은 우주선의 질량이 줄어듦에 따라 블랙홀로부터 에너지를 얻을 수 있다는 점과 타스의 우주선이 블랙홀의 특이점을 통과할 수도 있다는 가정에서 타스가 탄 우주선을 분리하여 블랙홀 내부의 특이점을 조사하러 보내는 것이었습니다.

* 블랙홀 상상도, 영화의 장면은 아닙니다

하지만 계획대로 타스가 있는 우주선을 보낸 뒤, 쿠퍼는 아멜리아를 속이고 자기 우주선도 분리를 시킵니다. 아멜리아의 오열 속에서 분리된 쿠퍼는 곧 타스를 따라 블랙홀에 들어가게 됩니다.

인듀어런스 호가 각 우주선을 컨트롤 할 수 있는 기능이 파괴되었기 때문에 쿠퍼, 아멜리아, 타스는 각각 다른 우주선에서 엔진을 분사하고 있었고 분리 역시 각자의 우주선에서 해야 했기 때문입니다. 필사적으로 말리는 아멜리아를 뒤로하고 인듀어런스에서 분리된 쿠퍼는 블랙홀로 떨어지고, 사건의 지평선을 넘자 점점 격렬해지는 중력 요동과 박살난 천체 가루 때문에 우주선이 손상되자 우주선이 파괴되려던 찰나 비상 탈출합니다.

이젠 정말 우주복만 입고 맨몸으로 블랙홀 중심으로 끌려들어가던 쿠퍼는 블랙홀의 핵처럼 보이는 구체를 발견하고 그리로 떨어져 기묘한 공간으로 진입하게 됩니다.

* 테서랙트

쿠퍼가 있는 곳은 더 위의 차원, 즉 시간조차 하나의 물리적인 축으로서 마음대로 넘나들 수 있는 공간이었습니다. 조금 더 구체적으로는, 5차원 존재들이 사는 세상을 쿠퍼가 이해하고 사용할 수 있도록 3차원으로 구현된 공간이었습니다.

이 공간의 정식 명칭은 테서랙트(Tesseract). 물론 시간을 거슬러 가서 과거에서 튀어나온다던가 이미 일어난 과거를 고치는 것은 불가능하지만, 이곳에서는 중력의 힘을 이용해 과거로 물리적 영향을 주거나 정보를 전달하는 것이 가능했습니다.쿠퍼는 테서랙트가 머피의 방이 무한히 진열되어 있는 공간이라는 것을 깨닫고, 책장 건너편에서 어린 머피를 발견하고 외쳐 불러 보려 합니다.

* 태서랙트, 가까이 머피가 보이지만...

그러나 쿠퍼의 목소리는 닿지 않고, 쿠퍼가 과거의 머피와 현재의 자신을 가로막는 시간의 벽을 두들기자 그 자리에서 중력 이상 현상이 일어나 책이 떨어지는 것을 보고 불현듯 머피의 방에 있다던 유령이 현재의 자기 자신임을 깨닫습니다.

그러자 쿠퍼는 필사적으로 머피와 헤어지기 전의 자신을 향해 "가지 마(STAY)"라는 모르스 부호를 보내는 등 애쓰지만, 현재에 영향을 주기 위해 과거를 고치는 것은 불가능함을 뼈저리게 실감하고 오열합니다.그런데 그 때 마찬가지로 블랙홀에서 살아남아 테서랙트로 진입한 타스의 무전이 들려옵니다.

타스는 테서랙트 속에서라면 중력을 사용해 시공을 뛰어넘어 과거에도 물리력을 행사할 수 있다는 것을 알려주고, 특이점 관측에 성공해 양자역학 데이터를 손에 넣었음을 알립니다. 머피에게 이 양자역학 데이터를 전송할 방법을 떠올리던 쿠퍼는 또 다른 중요한 사실을 깨닫습니다.

5차원 존재들은 쿠퍼라는 개인을 선택해 지구에서 떠나 테서랙트로 초대한 것이 아니라 그저 웜홀과 테서랙트를 마련해 줬을 뿐이고 쿠퍼가 테서랙트 속에서 한 행동이 자신이 지구를 떠나는 원인이 되었으니 블랙홀로 빠져 테서랙트로 진입하는 것 역시 인과적으로 당연한 것이었습니다. 전부 자신에 의해 일어난 일이었습니다.

곧이어 쿠퍼는 모든 것을 완성시키기 위한 작업을 시작합니다. 먼저 모래폭풍이 분 날의 시간에 해당되는 방을 찾아내 중력 이상 현상을 일으켜 모래로 나사 좌표를 보내주고, 머피에게 맡겼던 시계의 초침이 모르스 부호로 양자역학 자료를 전송하도록 초침을 조작합니다.

마침내 머피는 시계의 초침이 이상하다고 생각하며, 이는 오류가 아니라 모르스 부호임을 눈치채고 이것이 아버지가 보내준 신호임을 깨닫고 특이점의 데이터를 분석해 연구를 시작합니다. 그리고 오랜 연구 끝에 머피는 중력을 제어할 방법을 발견, 유레카를 외치면서 자신의 발견을 토대로 사람들에게 알리고 이로서 인류는 생존하게 됩니다.

머피가 연구에 성공하고 인류의 생존이 확정되자 테서랙트도 닫히기 시작합니다. 쿠퍼는 이 상황을 보고 왜 5차원 존재들이 굳이 자신들을 위해 이 모든 걸 준비했을까 하는 해답을 얻습니다. 이 5차원 존재들은 다름 아닌 쿠퍼와 머피의 활약으로 생존에 성공해 먼 미래, 시간이 한 방향으로만 흐르는 3차원을 넘어 시간도 하위차원으로 사용할 수 있을 정도로 고등으로 진화된 인류였습니다.

그들에게 쿠퍼가 테서랙트를 사용해 머피에게 정보를 전달하고 머피가 인류를 구원하는 것은 엄연히 과거이며, 따라서 5차원 인류가 쿠퍼를 돕는 것도 인과적으로 반드시 일어나야할 일인 것입니다. 오히려 그들의 입장에서는 토성 근처에 웜홀을 만들어주지 않거나 블랙홀 안에 테서랙트 입구를 준비하지 않는 것이야말로 과거를 바꿔버리는 타임 패러독스가 됩니다. 쿠퍼가 테서랙트 속에서 책장을 두들겨보고 나서야 자신이 바로 머피의 유령임을 깨달은 것처럼 말입니다.

5차원 인류도 설령 의도치 않더라도 과거의 쿠퍼에게는 필연적으로 간섭하게 된다는 뜻입니다. 현재의 자신이 과거에 영향을 미친 결과가 현재의 자신이니까. 시간이 한 방향으로만 흐르는 3차원에서는 있을 수 없는 일이지만, 시간이 '흐름'이 아니라 '축'인 5차원, 테서랙트 속에서는 그런 건 의미가 없습니다.

테서랙트가 붕괴하면서 쿠퍼는 웜홀을 통해 다시 태양계로 돌아갑니다. 그런데 테서랙트가 미처 닫히기 직전, 쿠퍼는 웜홀 속에서 또 과거의 무언가를 발견합니다. 바로 웜홀을 통해 반대방향으로 항해중인 인듀어런스 호였습니다.

쿠퍼는 무심코 그 안으로 손을 뻗고, 당시의 아멜리아와 손을 잡습니다. 아멜리아가 웜홀을 통과하며 목격한 공간왜곡현상이자 웜홀을 만든 존재로 인식했던 이가 바로 쿠퍼였던 것입니다. 쿠퍼는 토성 주변 우주공간을 떠돌다가 뭔가 빛나는 점 두 개를 발견하고, 탈진해 정신을 잃습니다.

* 쿠퍼 스테이션

지구 시간으로 56년 뒤 토성 궤도 근처에서 발견되어 구조된 쿠퍼는 어느 병원의 침대에서 깨어납니다. 당신은 124세이니 무리하지 말라는 의료진에게 쿠퍼는 이곳이 어디냐고 묻고 쿠퍼 정거장이라는 대답을 듣습니다. 쿠퍼는 자신의 이름에서 따온 줄 알고 고맙다고 하자 의사는 그게 아니라 그의 딸인 머피 쿠퍼의 이름에서 따왔다는 사실을 알려줍니다.

창밖에는 아이들이 야구를 하고 있었는데 타자가 친 공이 그대로 위로 올라가 위에 거꾸로 매달려 있는 주택의 지붕 유리창을 깨버리는 아이들의 모습이 보입니다. 쿠퍼가 있는 곳은 일반적인 우주 정거장이 아니라 바로 스페이스 콜로니(식민지), 그것도 실린더형 콜로니였던 것입니다.

머피가 마침내 플랜 A를 성공시켜 인류는 지구 바깥으로 이주 정착하게 된 것입니다.쿠퍼는 자신의 집과 100% 똑같이 만들어 놓은 기념관 겸 저택으로 향하는데 마당에는 영화 도입부에 나온 노인들의 인터뷰가 흘러나오고 있습니다. 쿠퍼는 저택 안에서 자신과 함께 발견되었다는 타스를 발견하고 수리합니다.

다음날 병원에서 쿠퍼는 80여년 만에 드디어 머피와 재회합니다. 머피는 아버지가 꼭 돌아올 것이라 믿고 있었다고 말합니다. 임종을 앞두고 있는 머피를 보며 쿠퍼는 계속 함께 있겠다고 하지만 머피는 부모가 자식의 죽음을 지켜볼 이유는 없다며 당신은 어딘가 인류의 새로운 정착지가 될 곳에서 당신을 기다리고 있을 아멜리아를 만나러 가라고 합니다.

한편, 에드먼즈 행성에 도착한 아멜리아는 에드먼즈의 시신을 발굴해 제대로 된 돌무덤을 만들고 이름표도 붙입니다. 그리고 헬멧을 벗은 채 불이 켜져 있는 베이스 캠프로 걸어갑니다. 에드먼즈가 적합한 행성을 찾았다고 지구로 보낸 신호는 가짜가 아니었던 것입니다.

* 에드먼즈 행성의 아멜리아

아멜리아 역시 에드먼즈처럼 당장은 지구로 돌아갈 방법이 없기에 자신을 찾아 출발한 쿠퍼를 만나 돌아갈 수 있을 때까지 에드먼즈 행성의 인류를 홀로 번성케 해야 할 책임을 지게 됩니다. 아멜리아는 쿠퍼의 생존 사실을 모르기 때문에 자신도 에드먼즈와 같은 결말을 맞이할 거라 생각하고 있는 상황입니다.

쿠퍼는 머피의 말대로 아멜리아를 만나러 타스와 함께 쿠퍼 스테이션의 우주선을 훔쳐 출발합니다. 그리고 에드먼즈의 돌무덤을 뒤로 한 채 베이스 캠프로 돌아가는 아멜리아의 걸음을 보여주며 영화는 막을 내립니다.

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