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미스터리 전체

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06. 블랙홀 미스터리 , 블랙홀은 정보를 영원히 삼키는가 블랙홀은 정보를 영원히 삼키는가 — 호킹과 물리학자들의 50년 전쟁물리학에는 흔들려서는 안 되는 원칙이 하나 있다. 우주에서 정보는 사라지지 않는다. 어떤 물리적 과정을 거치더라도, 계의 초기 상태를 알면 이론적으로는 최종 상태를 역추적할 수 있어야 한다. 불에 탄 책도, 충돌한 입자도, 원칙적으로는 그 모든 정보가 어딘가에 보존되어 있다고 물리학은 말한다.그런데 블랙홀이 그 원칙을 위협한다. 블랙홀로 떨어진 물질은 돌아오지 않는다. 블랙홀이 천천히 증발해 사라지면, 그 안에 담겼던 정보도 함께 사라지는 것처럼 보인다. 스티븐 호킹은 1976년 이것이 사실이라고 주장했다. 블랙홀은 정보를 영원히 삼킨다. 이 주장은 물리학의 근본 원칙과 정면으로 충돌했고, 이후 50년 가까이 이어진 논쟁의 불씨가 됐다. ..
05. 블랙홀 미스터리 , 블랙홀 충돌 직전 블랙홀 충돌 직전 — 두 사건의 지평선은 어떻게 하나가 되는가2015년 9월 14일, 미국의 중력파 검출 장치 LIGO는 약 1조 분의 1밀리미터 수준의 미세한 떨림을 감지했다. 그 떨림의 정체는 13억 광년 떨어진 곳에서 두 개의 블랙홀이 충돌하면서 만들어낸 중력파였다. 우주에서 가장 격렬한 충돌이 일어났는데, 빛도 소리도 없었다. 오직 시공간 자체의 파동만이 지구까지 전달됐다.이 사건은 중력파 천문학의 시작을 알리는 역사적 순간이었지만, 동시에 블랙홀 충돌이라는 현상 자체에 대한 관심을 새롭게 불러일으켰다. 두 개의 블랙홀이 서로를 향해 나선형으로 접근하다 하나로 합쳐지는 그 순간, 두 사건의 지평선은 어떻게 하나가 되는가. 우주에서 가장 극단적인 두 경계가 만나는 그 찰나에 무슨 일이 벌어지는지, ..
04. 블랙홀 미스터리 , 블랙홀 안으로 떨어지는 사람은 무엇을 경험하는가 블랙홀 안으로 떨어지는 사람은 무엇을 경험하는가블랙홀로 떨어지는 사람과, 그것을 멀리서 바라보는 사람. 두 사람은 같은 사건을 전혀 다르게 경험한다. 한 사람에게는 그 순간이 찰나처럼 지나가고, 다른 사람에게는 영원히 끝나지 않는 장면으로 보인다. 물리학이 허용하는 이 두 가지 현실은 모두 유효하다. 어느 쪽도 틀리지 않았다.블랙홀 안으로 떨어지는 사람은 무엇을 경험하는가. 이 질문은 공상과학의 영역처럼 들리지만, 일반 상대성 이론이 구체적인 답을 가지고 있는 물리학의 문제다. 그리고 그 답은 예상보다 훨씬 기묘하다. 같은 우주 안에서 같은 사건을 두고 두 명의 관찰자가 완전히 다른 결말을 경험한다는 사실은, 시간과 공간이 절대적이지 않다는 것을 가장 극단적인 방식으로 보여준다. 1. 바깥에서 보이는 장..
03. 블랙홀 미스터리 , 초거대 블랙홀 초거대 블랙홀은 왜 은하보다 먼저 존재했는가닭이 먼저인지 달걀이 먼저인지를 묻는 질문은 오래된 철학적 난제다. 우주에도 똑같이 답하기 어려운 질문이 있다. 은하가 먼저인지, 블랙홀이 먼저인지. 오랫동안 물리학자들은 은하가 먼저 형성되고, 그 중심에 초거대 블랙홀이 나중에 자리를 잡는다고 생각해왔다. 별들이 모여 은하를 만들고, 그 과정에서 물질이 중심으로 축적되어 거대한 블랙홀이 탄생한다는 시나리오였다.그런데 최근 관측이 그 순서를 흔들고 있다. 우주 초기, 빅뱅 이후 불과 수억 년밖에 지나지 않은 시점에 이미 태양 질량의 수십억 배에 달하는 초거대 블랙홀이 존재했다는 증거가 속속 등장하고 있다. 은하가 충분히 형성되기도 전에 블랙홀이 먼저 거기 있었다는 것이다. 초거대 블랙홀은 왜 은하보다 먼저 존재했..
02. 블랙홀 미스터리 , 화이트홀은 실제로 존재하는가 화이트홀은 실제로 존재하는가 — 블랙홀의 시간 역전 쌍둥이블랙홀이 모든 것을 삼킨다면, 반대로 모든 것을 내뱉는 존재도 있지 않을까. 이 질문은 단순한 상상이 아니다. 물리학의 방정식 안에 이미 그 가능성이 숨어 있다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 풀면 블랙홀과 수학적으로 대칭을 이루는 해가 하나 더 나온다. 물리학자들은 그것을 화이트홀(White hole)이라고 부른다.화이트홀은 블랙홀과 정확히 반대로 작동하는 천체다. 블랙홀은 모든 것을 안으로 빨아들이고 아무것도 내보내지 않는다. 화이트홀은 모든 것을 바깥으로 밀어내고 아무것도 안으로 들어오지 못하게 한다. 시간의 방향이 뒤집힌 것이다. 방정식은 이 존재를 허용한다. 문제는 그것이 실제로 우주 어딘가에 존재하느냐다. 그리고 지금까지 화이트홀은 단..
01. 블랙홀 미스터리 , 블랙홀은 천천히 죽는다 블랙홀은 천천히 죽는다 — 그 끝에 우주는 무엇이 남는가블랙홀은 흔히 영원한 존재로 여겨진다. 빛조차 탈출하지 못하는 극단적인 중력, 모든 것을 집어삼키는 사건의 지평선. 한번 들어간 것은 절대 나오지 못한다는 이 단순한 사실 앞에서, 블랙홀은 우주에서 가장 불멸에 가까운 천체처럼 보인다. 그 무엇도 블랙홀을 줄이거나 약하게 만들 수 없다는 직관은 꽤 설득력 있게 느껴진다.그런데 1974년, 스티븐 호킹은 그 생각을 조용히 뒤흔드는 이론을 발표했다. 블랙홀은 천천히 증발한다. 아주 천천히, 인간의 시간 감각으로는 가늠조차 안 되는 속도로, 블랙홀은 조금씩 질량을 잃고 결국 완전히 사라진다. 블랙홀이 천천히 죽는다면, 그 끝에 우주는 무엇이 남는가. 이 질문은 단순히 블랙홀 하나의 운명을 묻는 것이 아니라..

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