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스티븐 호킹 “블랙홀에도 빠져나올 구멍 있다”

2016년 06월 12일 18:00
이미지 확대하기영국의 이론물리학자 스티븐 호킹 박사. 오랫동안 우주론을 연구해온 그는 최근 빛조차 빠져나오지 못하는 것으로 알려진 블랙홀에서도 빠져나갈 구멍이 있다는 연구 결과를 공식 발표했다. - flickr 제공
영국의 이론물리학자 스티븐 호킹 박사. 오랫동안 우주론을 연구해온 그는 최근 빛조차 빠져나오지 못하는 것으로 알려진 블랙홀에서도 빠져나갈 구멍이 있다는 내용의 연구 결과를 공식 발표했다. - flickr 제공

영국의 이론물리학자 스티븐 호킹 박사가 빛조차 빠져나오지 못하는 것으로 알려진 블랙홀에도 빠져나갈 구멍이 있다는 연구 결과를 공식 발표했다.

 

호킹 박사는 스트로밍거 미국 하버드대 교수, 말콤 페리 영국 케임브리지대 교수와 공동으로 블랙홀에 빨려 들어간 물체가 다시 빠져나올 수 있다는 이론적인 근거를 발견했다고 물리학 분야 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 10일자에 발표했다.

 

호킹 박사는 “이론적으로 블랙홀에 들어가 파괴된 물체가 다시 원래의 상태로 돌아올 수 있다는 사실을 알아냈다”고 밝혔다.

 

호킹 박사는 4월 4.4광년 거리의 별 ‘알파 센타우리’에 초소형 우주선을 보내는 ‘스타샷 프로젝트’를 발표한 기자회견 자리 등 지금까지 대중강연이나 글을 통해 여러 차례 비슷한 내용을 언급해왔지만 이 같은 내용을 공식 논문으로 발표한 것은 이번이 처음이다.

 

이미지 확대하기블랙홀은 질량 밀도가 높아 중력이 매우 커진 천체로, 빛조차 빠져나오지 못한다는 데서 수십 년 동안 ‘영원한 감옥’으로 불렸다. - 위키미디어 제공
블랙홀은 질량 밀도가 높아 중력이 매우 커진 천체로, 빛조차 빠져나오지 못한다는 데서 수십 년 동안 ‘영원한 감옥’으로 불렸다. - 위키미디어 제공

알베르트 아인슈타인이 1916년 발표한 일반상대성이론에 따라 블랙홀은 수십 년 동안 ‘영원한 감옥’으로 불렸다. 블랙홀이라는 용어를 처음 사용한 미국의 물리학자 존 휠러는 블랙홀이 빨아들인 물체의 질량과 전하, 각운동량을 제외한 모든 특성을 파괴시킨다는 데서 “블랙홀은 흔적(hair)을 남기지 않는다”는 명언을 남기기도 했다. 어떤 물체가 블랙홀에 한번 빨려 들어가면 고유 특성에 관한 정보를 모두 잃게 되므로 사람인지 별인지 알 수 없게 된다는 것이다.

 

그러나 호킹 박사는 이 같은 ‘노-헤어(No-hair) 이론’을 일찌감치 부정했다. 지금으로부터 40년 전인 1976년 그는 블랙홀이 영원히 존재할 수 없다는 사실을 수식으로 증명해 보이며 “고전역학은 시간이 지남에 따라 블랙홀에서 물질이 거꾸로 새나가기 시작하다가 어느 순간에 이르러서는 빛과 입자들이 분수처럼 쏟아지면서 폭발할 수 있다는 사실을 간과하고 있다”고 지적했다.

 

2014년에는 ‘블랙홀에서의 정보 보존과 일기 예측’이라는 글을 발표하면서 “지구에서 날씨를 예측하는 것처럼 블랙홀에서도 어떤 과정으로 정보가 사라지는지 추적할 수 있는 흔적이 남아 있을 것”이라며 “양자역학적인 관점에서는 블랙홀에서 에너지나 정보가 원래대로 빠져나오는 것이 가능하다”고 주장했다. 스트로밍거 교수는 이렇게 물체의 정보가 사라지는 과정이 담긴 흔적을 ‘소프트 헤어(Soft Hair)’라고 정의했다.

 

당시에는 개념적인 주장에 불과했지만 이번 연구 결과를 통해 호킹 박사는 수식으로 자신의 주장을 증명했다. 중력을 중심으로 한 고전역학과 입자를 중심으로 한 양자역학 사이의 연결고리를 찾는 데 한 걸음 더 다가간 셈이다.

 

하지만 호킹 박사의 이 같은 주장은 그간의 양자역학과 일반상대성이론 사이의 어긋난 지점을 완전히 해결하지는 못한 것이어서 과학자들 사이에서는 논란이 끊이지 않고 있다. 과학계에서는 이번 논문 역시 ‘양자역학적 일반상대성이론’에 이르기에는 아직 부족하다는 지적이 나오고 있다.

  

 

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