전직 NASA(미 항공우주국)의 우주비행사 겸 엔지니어인 쿠퍼(매튜 맥커너히 扮)는 환경오염과 황사로 척박해진 땅위에 옥수수 농사를 지으며 아들 톰(케이시 애플렉 扮)과 딸 머피(제시카 차스테인 扮), 그리고 장인과 함께 힘겹게 살아가고 있었다.
어느날, 우연히 NASA의 비밀기지를 방문하게 된 쿠퍼는 우주과학의 권위자인 브랜드 박사(마이클 케인 扮)로부터 지구는 이제 더 이상 인류 생존이 불가능해졌기 때문에 토성 부근에 열린 웜홀(worm hole)을 통해 인류가 거주할 수 있는 행성을 탐사하고 이곳으로 인류를 이주시켜야 한다는 이야기를 듣게 된다.
쿠퍼는 딸의 만류(stay)에도 불구하고 ‘꼭 돌아온다’는 약속을 남기고 천체 물리학자인 아멜리아(앤 해서웨이 扮)를 비롯한 세명의 우주인과 함께 인류를 이주시키기 위한 새로운 지구를 찾아 우주 장도에 오르게 된다.
탐험대가 탄 인듀어런스호의 첫번째 목적지는 밀러 행성으로 블랙홀(black hole) 가까이에 위치해서 이곳에서의 1시간은 지구에서의 7년과 맞먹는다.
탐험대는 밀러 행성에서 거대한 파도를 만나, 계획에 차질을 빚으며 탈출하는데만 3시간을 허비하며 인듀어런스호로 힘들게 귀환한다.
인듀어런스호에서 기다리던 우주인 도일(로밀리 扮)은 단지 3시간만 행성에서 보낸 쿠퍼와 아멜리아에게 21년 4개월을 기다렸다고 말한다.
쿠퍼는 다시 나머지 행성을 찾아 나서는데……. 과연 인류를 구해낼 행성을 찾아내고 블랙홀 '가르강튀아'를 통과해 지구로 무사히 귀환하여 딸과 재회할 수 있을까?
인셉션(2010), 다크 나이트 라이즈(2012) 등을 잇따라 성공시킨 크리스토퍼 놀란 감독이 매거폰을 잡았고, 콘택트(1997)·사하라(2005)의 매튜 맥커너히, 레미제라블(2012)·원데이(2011)의 앤 해서웨이 등 유명 배우의 출연과, 우주 물리학자로 유명한 킵 손이 감수한 탄탄한 스토리 덕분에 국내외에서 흥행몰이에 성공하고 있다.
영화 제목인 <인터스텔라>의 ‘인터’는 ‘사이’라는 뜻을 가진 접두어이고 스텔라는 별을 뜻하는 스타에서 왔으므로, 인터스텔라는 별과 별사이, 즉 성간(星間)이란 뜻이 된다. 킵 손의 논문인 '성간 우주여행(인터스텔라 트래블)'에서 따온 제목이라고 볼 수 있다.
이 영화의 백미는 아마도, 쿠퍼가 우주여행의 갖은 고초 끝에 지구로 귀환해서 딸을 만나는 장면이 아닌가 싶다.
우주에서 1시간은 지구에서 7년에 해당되는 시간지연을 겪게되어 지구 나이로 124세가 된 젊은 아버지 쿠퍼가 임종을 앞둔 할머니가 된 딸과 조우하는 장면 말이다.
사실, 영화를 보는 많은 사람들이 이런 일은 가능할까? 현실에서는 결코 일어나지 않는 허구속의 이야기라고 생각할지 모른다. 그러나, 과학자들은 충분히 일어날 수 있는 일이라고 한다.
오래전에 아인슈타인이 상대성 이론을 통해 강한 중력이 시간과 공간을 휘게 하여 시간을 지연시킨다고 예측했고, 이것은 각종 실험과 개기일식 등의 관측을 통해 사실임이 밝혀졌기 때문이다.
예를 들면 질량이 지구보다 30만배 무거워 중력이 강한 태양의 1년은 지구의 1년보다 약 1초 정도 느려진다. 물론 1초라는 시간은 미미하지만 강력한 중력을 갖는 천체의 경우라면 이야기가 달라진다.
영화에서 등장하는 ‘강가르티아’ 블랙홀은 빛마저 삼킨다는 강력한 중력을 갖고 있어 블랙홀에 접근할수록 시간의 흐름이 느려지고, 중심인 지표면에서는 시간의 흐름이 완전히 멈추기 때문에 청년 쿠퍼가 할머니가 된 딸을 만나게 되는 일이 얼마든지 일어날 수 있다.
인터스텔라 영화에 등장하는 과학 용어는 시간 지연을 일으키는 블랙홀 말고도 웜홀이 하나 더 있다. 웜홀은 인듀어런스호가 다른 은하계로 빠르게 이동할 때 사용하는 통로이다.
미국의 물리학자 존 휠러가 웜홀이란 용어를 처음 사용했다(휠러는 블랙홀이란 용어를 처음 사용한 사람이기도 하다.). 휠러는 웜홀을 설명하기 위해 벌레먹은 사과를 예로 들었다. 그래서 worm hole 이다.
벌레가 사과 표면의 한쪽에서 반대편 쪽으로 표면을 따라 이동하는 것보다 파먹어 놓은 벌레구멍을 뚫고 가면 표면을 기어가는 것보다 훨씬 빠르기 때문에 토성 근처에 생성된 웜홀을 통해 인듀어런스호가 멀리 떨어진 다른 행성을 찾아갈 수 있다는 것이다.
상대성 이론은 2가지로 요약할 수 있다. 한가지는 지금까지 이야기한 시간 지연이고 또 다른 한가지는 질량 에너지 등가원리이다. 질량 에너지 등가원리는 쉽게 설명하면 핵분열시 줄어드는 질량이 에너지로 변환되어 나온다는 이야기이다. 바로 이 이론을 이용해 핵분열 속도를 잘 조정해서 에너지를 뽑아내는 장치가 바로 원자력발전소로, 덕분에 지금 우리가 전기를 값싸게 이용하고 있는 것이다.
조만간, 시간지연의 혜택도 볼 날이 올지 모른다. 모든 사람들이 젊어지기 위해서 인터스텔라(성간여행)를 안한다고 누가 장담하겠는가?
