화이트홀 - 카를로 로벨리

화이트홀

 

블랙홀의 긴 수명이 끝나는 바로 그 순간, 블랙홀에 어떤 일이 일어날 수 있는지에 대한 아이디어입니다.

돌이 떨어지는 것은, 국지적인 시간 느려짐으로 인해 휘어진 시공간에서 직선 궤적을 따라가기 때문입니다.

블랙홀에서 어떤 일이 일어나는지 이해하려면, 블랙홀을 ‘중심에 특이점이 있는 고정된 원뿔’처럼 생각해서는 안 됩니다. 우리는 그것을 블랙홀을 발생시킨 별이 바닥에 있는 긴 튜브로 생각해야 합니다. 이 튜브는 점점 길어지면서 좁아지고, 미래에는 한 줄로 쪼그라듭니다. 특이점은 중심에 있는 것이 아닙니다. 이후에 있습니다. 이것이 이야기의 핵심입니다.

할의 첫 번째 아이디어는 다음과 같았습니다. 블랙홀 내부가 아인슈타인 방정식이 금지하는 영역(그림의 진하게 표시된 부분)을 건너 터널 효과에 의해 ‘다른 쪽으로’ 넘어갈 수 있다는 것입니다.

화이트홀은 뒤집힌 블랙홀과 같지만, 그렇다고 해서 중력의 인력이 척력이 되는 것은 아닙니다. 시간의 방향이 뒤집힌다고 해서 인력이 척력이 되지는 않습니다. 외부에서 볼 때 블랙홀과 화이트홀은 정확히 같은 방식으로 작용합니다. 둘 다 질량이 중력의 힘으로 끌어당기는 것입니다.

블랙홀 외부의 기하학적 구조는 시간 역전에 따라 변하지 않지만, 이 대칭은 지평선에서는 깨집니다. 지평선은 시간 역전에도 불변인 것이 아닙니다. 외부가 불변이죠. 이러한 이유로 블랙홀과 화이트홀의 지평선이 서로 반대임에도 불구하고 외관이 똑같을 수 있는 것입니다.
이 모든 것이 기상천외하지만, 이것이 바로 자연이 작동하는 방식입니다. 안쪽에서 일어나는 일은 완전히 다른데도, 지평선에서 시간이 부리는 재주 때문에 바깥쪽에서는 화이트홀과 블랙홀이 똑같은 것으로 보이는 것입니다.

그리고 이것은 그날 할이 했던 결정적인 관찰이었습니다.

삶의 의미는 우리가 만나는 모든 것을 향해 노래하는 것이라고 합니다.





블랙홀과 같은 강한 중력에서는 시간은 느리게 간다. 하지만 그것은 그것을 관찰하는 시점에서지 블랙홀에 있는 사람에게 시간은 느리게 가지 않는다. 그러면 보편적인 시간이란 존재하는가?

블랙홀은 아인슈타인의 상대성이론에 의해 처음 알게 되었다. 그 수식에 시간을 반대로 대입하면 화이트홀이 된다. 블랙홀은 빛조차도 도망갈 수 없는 강한 중력을 갖고 있다. 그러기에 강한 중력으로 모든 것을 잡아 당긴다. 그러면 언제까지?  공간 역시도 입자로 이루어져 있는데 (플랑크입자) 그 입자에 도달하는 순간 화이트홀로 변하게 된다. 공이 떨어져 튀어 오르는 것처럼 블랙홀로 잡아 당기다 반대로 튀어 오르게 될 것이라 추측하고 있다.

스티븐호킹은 묘비에 적힌 수식으로 블랙홀이 열을 발산하여 블랙홀도 크기가 줄어들고, 사라지는 것을 증명했다. 블랙홀도 사건의 지평선 부근에 양자 요동으로 열을 방출한다. 이것은 지금도 논란인 블랙홀의 역설이다. 우주의 정보는 줄어들지 않아야 하는데 블랙홀로 흡수된 것들은 어디로 가는 것일까? 다양한 의견이 오가고 있는데, 카를로 로벨리는 이것은 말도 안되는 이야기라 한다. 바로 화이트홀로 이것을 설명하려 한다.

화이트홀은 아직 이론에 불과하고, 논쟁중인 이론이다. 과연 어디까지 발전하며 나아갈지 기대가 된다.