블랙홀의 반대개념인 화이트홀

블랙홀에 대해서 설명을 찾다가 발견한 화이트홀 이야기. 누군가 한번 생각해 볼 만한 이야기인데 실제로 이

런 이론이 있다고 해서 놀라긴 했다. 블랙홀이 모든 걸 빨아들이는 천체라면 내보내는 천체도 있을 것이라는

가정. 정반합이야기랑 비슷한 것 같기도 하다.  블랙홀, 화이트홀 그리고 이 둘을 이어주는 웜홀. 그런데 또 이

이론을 알기 위해서는 일반 상대성 이론에 대한 이해도 필요하다. 일반 상대성 이론에서는 블랙홀에 빨려 들

어간 에너지는 중력에 의해 무한정으로 압축되더라도 질량의 양은 변함이 없기 때문에 에너지원 중 방출하는

존재도 있을 것이라는 가정을 수학적으로 풀어놓은 개념이라고 한다.

 

 

화이트홀

 

블랙홀의 반대개념으로 모든것을 내보내는 천체가 화이트홀이다. 가정으로만 존재하고 실제 존재 증거는 전

혀 없다. 그래서 부정되는 천체 중에 하나이다. 화이트홀로 보이는 천체를 발견하기도 했으나 이는 블랙홀의

한 종류였다. 실존 증거가 없기에 화이트홀 이론은 사라져 가는 추세이다. 이론상 화이트홀이 존재하려면 양

의 반대기운인 음의 에너지가 있어야 하는데 이는 오랫동안 유지하기가 어렵기에 실재한다고 해도 관측하는

것이 불가능하다. 

호킹복사로 인해 에너지가 방출되는 현상이 발견되었지만 무한한 흡수가 아닌 증발하다가 소멸하는 존재라

는 점이 밝혀졌다. 이또한 검증은 아직이다. 질량이 무한히 방출되는데 화이트홀 자체의 중력보다 방출된 질

량의 중력장이 온전하기에 화이트홀을 감싸는 블랙홀이 만들어진다. 

따라서 질량, 에너지, 양과 음의 에너지의 개념을 이해해야 하고 빅뱅을 화이토홀의 한 형태로 보는 이론도 존

재하나 이는 과학자들이 5차원 진공에서 발생한 초대질량 화이트홀 빅뱅 개념을 수학적으로 탐구한 것일 뿐

검증되지 않았다.

 

 

호킹 복사

 

스티븐 호킹의 양자 중력 이론의 하나로 블랙홀이 방출하는 열복사선. 일반 상대서 이론과 양자역학이 양립할

수 없다는 기존 물리학계 입장을 깨고 양립할 수 있다는 가능성이 호킹복사 덕분에 확인되었다.

사건의 지평선에서 전자와 양전자가 생성, 확률적으로 어느 한쪽이 블랙홀에 빨려들어가고 한쪽이 탈출하게

되면 탈출한 입자들이 합쳐져 블랙홀에서 입자를 방출하는 것처럼 보인다. 외부에서 보면 블랙홀이 바깥으로

에너지를 방출하는 것처럼 보이지만 전체 에너지는 보존되어야 하기에 블랙홀의 질량은 감소한다. 

여기서 중요한건 음의 에너지를 가진 쪽만 흡수된다. 양의 에너지를 가진 입자만 흡수하면 음의 에너지를 탈

출하는 것처럼 보일 텐데 음의 에너지를 관측할 수 있는 경우의 확률이 0기이기에 물리학적으로 불가능해진

다. 다만 음의 에너지를 갖는 입자가 블랙홀에 흡수된다고 해도 사건의 지평선 안의 일은 관측될 수 없기에 물

리학적으로 가능해질 테고 그 안에서 뭐가 일어나든 블랙홀의 에너지는 감소할 것이다. 

 

 

양자역학

 

방대한 이론이지만 간단히 정리하면 원자, 아원자입자, 미시세계의 현상을 탐구하는 현대물리학 부냥이다. 미

시 거시 세계와 매우 밀접한 관련이 있다. 현실세계의 모든 거시적인 존재들은 원자의 결합으로 이루어져 그

관련성을 이해해보면 좋다.

상대성이론과 함께 우주 작용 법칙을 설명하는 이론으로 현대물리학의 두기둥은 양자역학과 상대성이론이

다. 양자역학을 소개할 때 코펜하겐 해석을 주류로 설명하는 학설이다.