블랙 홀의 증발(소멸)

  블랙 홀 주위의 가스나 빛은 결국 블랙 홀로 흡수되어 버린다. 영국의 물리학자 호킹은, 양자론적인 진공 상태를 블랙 홀에 적용시켜 놀라운 결론을 얻었다. 양자론적으로 보면 진공상태란, 입자와 반입자의 쌍이 생겼다가 소멸하고, 다시 생기는 상태를 말한다. 입자와 반입자 쌍의, 한쪽은 양(+)의 에너지를, 다른 한쪽은 음(-)의 에너지를 갖고 있다. 블랙 홀은 그 중 음의 에너지를 가진 것을 빨아 들이고, 이 에너지에 상당하는 질량을 상실한다. 한편, 양의 에너지를 가진 것은 밖으로 뛰쳐 나간다. 그래서 블랙 홀은 마치 질량을 상실하면서 입자를 방출하고 있는 것처럼 보인다.
  블랙 홀의 증발은 그 질량이 작을수록 심해진다. 그러나 태양 정도의 질량을 가진 블랙 홀에서도 모든 질량을 방출하는데 1066년이 걸린다. 현재의 우주 나이가 1010년 정도임을 생각한다면, 일방적으로 빨아들인다고 하는 블랙 홀의 고전적인 견해도 잘못은 아니다. 한편, 우주 초기에 생성된 미니 블랙 홀이라면 그 심한 증발 모습을 관측할 수도 있다고 본다.




  화이트 홀과 웜 홀의 존재와 시간 여행

    1) 화이트 홀과 웜홀
  블랙 홀과 같이 모든 것을 흡수하는 세계가 있으면, 반드시 그 반대 세계가 존재한다는 것을 일반 상대성 이론은 유도하고 있다. 다시 말해 물질이 그 내부로는 절대로 들어갈 수 없는 모든 물체를 방출하는 세계가 있다는 것이다. 이것을 화이트 홀(White hale)이라고 한다. 그러나 화이트 홀이 어떻게 형성되는가 하는 메커니즘에 대해서는 전혀 아는 바가 없다.
  블랙 홀의 명명자 휠러는, 블랙 홀과 화이트 홀의 사상의 지평선 내부를 잘라내고, 그 나머지를 연결하면 어떻게 되는가를 생각했다. 이렇게 하면, 블랙 홀에 흡입된 물질은 화이트 홀에서 방출된다. 이 때 블랙 홀의 흡입구가 있는 세계와 화이트 홀의 방출구가 있는 세계는 전혀 다른 세계이다. 이 두세계를 연결하는 통로를 웜홀(Warm hole, 슈바르츠실트의 목, 아인슈타인-로젠의 다리)이라고 명명하였다. 웜홀은 말 그대로 시공의 벌레 먹은 구멍이라는 뜻이다.
  최근에는, 우주의 탄생을 기술하는 대통일 이론과 일반 상대성 이론을 연결함으로서 어미 우주에서 딸 우주로, 딸 우주에서 손자 우주가 탄생된다는 다중 우주 발생의 개념이 클로즈 업되고 있다. 그리고, 다중 우주가 발생한다면 이들 우주를 연결하는 빠져 나갈 통로로서 웜 홀이 자연적으로 형성된다는 것이 증명되었다.

    2) 웜홀을 이용한 시간 여행
  1988년 미국에서 캘리포니아 공과대학의 손 박사 팀이 웜홀을 사용하면, 과거로의 시간여행이 가능할지도 모른다는 충격적인 논문을 물리 학회지에 발표하였다. 웜 홀을 인공적으로 만들어 그것을 초 고속으로 운동시키면 된다는 것이다.
  그들의 이론은 여러 가정을 전제로 세워진 것이기 때문에 그들 자신도 이 이론에는 여러 가지 문제점이 있다는 것을 지적하고 있다. 예컨데 웜 홀은 중력적으로 불안정하여 차츰 수축함으로써 특이점이 생기게 된다. 그들 연구 팀은 미지의 물질을 사용하여 웜 홀의 붕괴를 막을 수 있다는 가정에서 이론을 성립시키고 있다. 그러나 실제로 태어나는 웜 홀은 소립자보다도 작으므로 이것을 특수한 방법으로 로켓이 지나갈 만큼의 크기로까지 확장시켜야 한다는 등의 문제점이 있다. 시간 여행은 아직까지도 현대 물리학에서는 꿈의 이야기이다.