블랙홀과 일반상대성이론의 상관관계

다음과 같은 문제로 인해 위와 같은 광경이 완전히 현실적이지는 않습니다. 항성에서 멀어질수록 중력은 약해져 두려움이 없는 이 우주인의 발에 작용하는 중력은 항상 그의 머리에 작용하는 것보다 큽니다. 항성이 아직 임계반경까지 수축하지 않아 사건시계가 형성되기 전에,이 힘의 차이는 우주인을 스파게티 국수처럼 끌어당겨 찢어지게 만들었습니다! 그러나 우주에는 은하와 같은 질량이 훨씬 큰 천체가 존재합니다. 중심부는 중력 붕괴에 의해 블랙홀이 생깁니다. 이러한 물체 위에 있는 우주인은 블랙홀이 형성되기 전까지 찢어지지 않습니다. 사실 그는 임계반경에 도달했을 때 아무런 이질감도 느끼지 못했고, 돌아오지 않는 그 점을 통과할 때도 눈치채지 못했습니다. 그러나 이 지역이 계속 무너지면서 몇 시간 안에 그의 머리와 발에 작용하는 중력의 차이가 이렇게 커져 찢어지게 됩니다.

로저 펜로즈 1965년과 1970년 사이의 연구에 따르면 넓은 의미의 상대성 이론에 따르면 블랙홀에는 무한대의 밀도와 공간인 시간의 곡률이 존재한다는 진기한 점이 있습니다. 이것은 시간이 시작되었을 때의 대폭발과 상당히 유사합니다. 다만 그것은 하나의 붕괴된 물체와 우주 비행사의 시간 종착지일 뿐입니다. 이 점에서 과학의 법칙과 장래를 예언하는 능력은 모두 무력화되었습니다. 그러나 블랙홀 밖에 남아 있는 관찰자는 누구라도기점에서 출발하는 것은 빛이든 어떤 신호도 도달할 수 없기 때문입니다. 이 놀라운 사실은 로저 펜로스가 우주 감독 추측을 제기하면서 "신이 야릇한 점을 증오한다"고 의역할 수 있게 했습니다. 다시 말해 중력 붕괴로 생기는 기점은 블랙홀 같은 곳에서만 일어날 수 있고, 사건 시계에 의해 겉으로 드러나지 않습니다. 엄밀히 말하면, 이것은 소위 약한 우주 감독 추측입니다. 블랙홀 밖에 남아 있는 관찰자가 이상한 곳에서 일어나는 예상 가능한 무력화에 영향을 받지 않도록 하지만,그 불행히도 블랙홀에 빠진 그 불쌍한 우주인에게는 도움이 되지 않습니다.

일반상대성이론 상관관계
광의 상대성 이론 방정식 존재의 이해는,이러한 이해로 인해 우리의 우주 비행사들이 나체점을 볼 수 있게 합니다. 그는 아마도 기점(奇點)에 부딪히는 것을 피하고 벌레구멍을 지나 우주의 다른 한 구역으로 올 수 있을 것입니다. 공간인 시간 내 여행에 큰 가능성을 열어준 것으로 보입니다. 그러나 불행히도, 모든 이 이해는 매우 불안정한 것 같습니다. 최소의 방해는, 예를 들면, 한 우주 비행사의 존재가 그것을 변화시킬 수 있습니다. 그는 이 진기한 점을 보기도 전에 부딪혀서 그의 시간을 끝냈습니다. 다시 말해 기점은 그의 장래에 있는 것이지 과거에 있는 것은 아니라는 것입니다. 강한 우주감독은 하나의 현실의 해리 안에서 기점은 항상 또는 장래에 존재하거나(인력이 무너지는 것과 같은 기점), 혹은 과거에 존재하거나(대폭발과 같은) 모든 것을 말합니다. 나체점에 가까운 곳에서 과거까지 여행할 수 있기 때문에 우주감독 추측이 가능한 어떤 형태로든 성립될 가능성이 큽니다.

사건 시각, 그러니까 공간입니다. 시간 중 도주할 수 없는 지역의 경계는 블랙홀을 둘러싸고 있는 단방향 막과 같습니다. 예를 들어 조심스럽지 않은 우주인은 사건 시계를 통해 블랙홀로 떨어질 수 있지만 사건 시계를 통해 탈출할 수 있는 것은 아무것도 없습니다.(사건 시계가 블랙홀을 빠져나가려는 빛의 공간이라는 것을 기억하는 시간궤도, 빛만큼 빨리 움직이는 것은 없다) 사람들은 시인을 그러나정침은 지옥 입구에서 나오는 말에 대해 "여기서 들어가는 사람은 모든 희망을 버려야 한다"며 사건 시계에 적절히 활용했습니다. 어떤 물건이나 누구든지 일단 사건 시계에 들어서면 한없이 치밀한 구역과 시간의 종착지에 빨리 도달합니다.

일반상대성이론 예언, 운동무거운 것은 중력파의 복사를 일으키는데, 그것은 빛의 속도로 전파되는 공간인 시간 곡률의 잔물결입니다. 중력파는 전자기장의 잔물결 파장과 비슷하지만 이를 탐지하기는 훨씬 어렵습니다. 빛처럼 그것을 발사하는 물체의 에너지를 가져갑니다. 어떤 운동 중의 에너지도 중력파의 복사에 의해 가져갈 수 있기 때문에 결국 큰 질량의 물체의 시스템이 최종적으로 결정된다는 것을 예상할 수 있습니다. 변하지 않는 상태로 향할 것입니다. (이는 물속에 코르크 하나를 던지는 것과 비슷하게 처음에는 뒤집어 엎어 엎치락뒤치락하다가 잔물결이 에너지를 가져가면 가라앉습니다.) 예를 들어 태양 주위를 공전하는 지구는 중력파를 발생시킵니다. 그 에너지 손실 효과는 지구의 궤도를 바꿔 태양에 점점 가까워지고 나중에 태양에 부딪히는 방식으로 결국 변하지 않는 상태로 돌아갑니다. 지구와 태양의 상황에서 에너지 손실률이 매우 작습니다. 약 1개의 작은 전기레인지에만 불을 붙이는 것은 약 1천억 년이 걸려야 지구와 충돌할 수 있다는 뜻인데 당장 걱정할 필요는 없습니다. 지구의 궤도가 바뀌는 과정은 전혀 관측할 수 없을 정도로 매우 느립니다. 그러나 몇 년 전 PSR1913+16(PSR은 펄서를 의미하며 특별히 전파규칙 펄스를 발사하는 중성자별)이라는 시스템에서 이런 효과가 관측됐습니다. 이 시스템은 서로 둘러싸고 움직이는 중성자 별 두 개를 포함하고 있으며 중력파 복사로 인해 이들의 에너지가 손실돼 서로 나선궤도로 접근하게 됩니다.

항성의 중력 붕괴에 흑이 형성됩니다. 구멍을 뚫었을 때 운동은 훨씬 빨라지고, 그러면 에너지가 훨씬 빨리 빠져나갑니다. 그래서 오래 걸리지 않고 불변 상태가 됩니다. 블랙홀을 형성하는 항성의 모든 복잡한 특징인 질량과 회전속도뿐 아니라 항성의 서로 다른 부분의 밀도와 항성 내 가스의 복잡한 움직임에 의존할 것으로 생각됩니다. 만약 블랙홀이 마치 무너져 내리면 그것들의 원물을 형성하는 것과 같습니다. 이처럼 변화무쌍한 상황에서는 일반적으로 작품에 대한 어떤 예언도 매우 어려울 것입니다.

그러나 캐나다의 과학자 외나이이스레이어는 1967년 블랙홀 연구를 완전히 바꾸었습니다. 넓은 의미의 상대성 이론에 따르면 회전하지 않는 블랙홀은 매우 단순한 구형이어야 하고, 그 크기는 질량에만 의존하며, 같은 질량의 블랙홀은 둘 다 동일해야 한다고 지적했습니다. 사실 그것들은 아인슈타인의 특해로 묘사할 수 있는데, 이 해는 일반상대성이론이 발견된 지 얼마 되지 않았었습니다.