[[세월호 4.16]] 보르데: 블랙홀 이란 무엇인가(2005)

[마실가]

블랙홀 이란 무엇인가(Qu'est-ce qu'un trou noir? 2005)

파스칼 보르데, 김성희, 민음in(Bac 36), 2013(2006). P. 67

- 보르데(Pascal Borde, s.d.) [천문학자로 미국 하버드 대학에서 미국 항공 우주국(NASA)의 지구형 행성 탐지기 프로젝트 책임 연구원]

- 김성희: 부산대 불어교육과 및 동대학원을 졸업, 현재 전문 번역가.

나는 천체물리학의 전공은 아니지만, 학문 방법론에 관심으로 독해를 해보면, 검은 구멍이론은 상상적으로 가설을 만들고 검증을 위한 노력을 하고 있는 것 같다. 물론 그 상상은 환타지를 생성하는 공상이 아니다. 그 분야에서 일정한 기초 자료를 확장하여 추론하는 것으로 학자들의 노력이다. 그럼에도 그 노력이 빅뱅이론의 가설에서 부수적으로 발생한 것으로 보인다.

따라서 이 시리즈의 14번인 󰡔빅뱅은 정말로 있었을까?(Doit-on croire au big-bang? 2003)󰡕(알렝 부케 Alain Bouquet, 김성희, 민음IN14 2006. P. 79)를 꼭 먼저 읽기를 바란다. 나의 파일{BA14부께2003빅뱅은], 이 파일 속에는 이론의 발생에 관한 여러 가지 항목들을 찾아볼 수 있다.

검은 구멍, 검은 물체, 검은 에너지 등은 우주의 시초에 관한 문제에서부터 나온 것이고, 끈이론 과 초끈이론은 중력, 전자력, 핵력의 통합에서 나온 것이라고 이 책이 간략하게 언급했는데, 학문의 분야에 대한 이해에는 도움이 될 수 있다.

(48NMG)

* 검은 구멍(un trou noir, the black hole)의 연구 역사...

1783 미첼(John Michell, 1724–1793) 영국 목사, 자연철학자. 지질학자. 다음 논문에 따르면 미첼은 1783년에 블랙홀을 예견했다고 한다. "This Month in Physics History: November 27, 1783: John Michell anticipates black holes". APS Physics.

1796 라쁠라스(Pierre-Simon de Laplace, ou Pierre-Simon Laplace, 1749-1827) 프랑스 수학자, 천문학자, 물리학자. 검은구멍 개념(concevoir l’existence des trous noirs)을 󰡔세계 체계의 확장(Exposition du Systeme du Monde 1796)󰡕에서 주장했다. 이것은 fr.Wiki에 따르면, 미첼의 것은 상상의 것인데 비해 라쁠라스의 것은 수학적 계산의 것이라 한다.

1916 슈바르츠쉴트(Karl Schwarzschild, 1873-1916) 독일 천문학자이며 물리학자. 그는 블랙홀이 되기 위한 어떤 물체의 반지름 한계점을 제안했다. 그것은 슈바르츠실트 반지름(Schwarzschild radius)이라 불린다.

1963 로이 커(Roy Patrick Kerr, 1934-)가 회전하고 있는 블랙홀에 대한 시공간의 기하학을 계산해 냈다.

1965년 캠브리지 대학에서 판로즈(Roger Penrose, 1931-, 영국 물리학자 수학자)가 중력특이점(singularites gravitationnelles)은, 즉 흑체(des trous noir)의 중심인 특이점은 성운집단의 중력 붕괴로부터 생겨난다고 증명했다.

1968년 마침내 존 휠러(John Wheeler, 1911-2008)가 ‘블랙홀’이라는 말을 처음으로 쓰게 되었다. .. 이것은 미첼과 라플라스와 달리 시공간이 휘는 현상을 다루고 있다.

-1968 베네찌아노(Gabriele Veneziano, 1942-) 이탈리아 물리학자. 1968년 끈이론(la theorie des cordes)의 창안자.

1970년 내내 호킹(Stephen Hawking 1942-)는 블랙홀이 잘 드러나지 않는다는 이유로 우주검열가설(L'hypothese de la censure cosmique)을 제안했다.

- 1984년 영국 수학자이며 물리학자 그린(Michael B. Green, 1946-)과 미국 이론 물리학자인 슈워츠(John H. Schwarz, 1941-), 이들은 demontrent l'absence d'anomalies de jauge ou gravitationnelle dans la theorie de cordes de type I [그린은 캠브리지 대학에서 호킹(Stephen Hawking, 1942-)을 이어간다.].

- 1995 위튼(Edward Witten, 1951-) 미국 물리학자 수학자. 그는 1995년에 끈이론에서 이중성을 발견했다.

# 내용 ****블랙홀 이란 무엇인가(Qu'est-ce qu'un trou noir? 2005)

차례 5

질문: 블랙홀이란 무엇인가? 7

18세가 말까지 우리는 블랙홀이란 게 있는지 조차 몰랐다. (7)

블랙홀을 제대로 이해하려면 우선 중력의 속성과 친해질 필요가 있다. 또 중력에 대해 제대로 알려면, 뉴턴 역학과 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 말하는 ‘중력’부터 살펴보아야 한다. (8)

1. 중력 때문에 블랙홀이 생기는 걸까? 9

󰋮뉴턴이 말하는 중력이란 무엇인가?

중력은 물체들이 서로 끌어당기는 자연적 힘이다. 17세기에 뉴턴(Sir lsaac Newton 1642-1727)은 중력과 관련된 중요한 법칙하나를 발표했다. (11) [󰡔자연철학의 수학적 원리(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687)󰡕]

그의 중력이론은 탈출 속도라는 개념을 제시한다는 점에서 중요하다. 탈출속도를 아는 것은 블랙홀로 나아가기 위한 첫걸음이기 때문이다. (13-14)

󰋮보이지 않는 별도 있을까? 14

뉴턴의 법칙에 따르면, 초속 11.2킬로미터로 공을 쏘아 올리면 .. 던져 올린 공이 다시 땅으로 떨어지지 않고 광활한 우주 속으로 날아가 버리는 속도를 탈출속도라 한다. (14) [탈출 속도(脫出速度, escape velocity)는 물체의 운동 에너지가 중력 위치 에너지와 같아지는 속도를 의미한다. 대개는 중력장을 빠져나가는 속도로 이해한다. 학술적으로는 탈출 속도는 벡터가 아닌 스칼라 형태이다.]

󰋮아인슈타인이 말하는 중력이란 무엇인가? 16

20세기에 접어들어 물리학은 새로운 이론으로 큰변화를 겪었다. 그 두 이론은 극히 작은 것에 대한 양자역학이론과 극히 큰 것에 대한 일반상대성이론이다.(16)

아인슈타인(Albert Einstein, 1879-1955)은 ... 1905년에 발표한 특수상대성이론과 1915년에 발표한 일반상대성이론 .. (16-17)

아인슈타인에 따르면 시간과 공간은 상대적이다. 게다가 시간과 공간은 서로가 무관하게 독립적으로 존재하지 못한다. 3차원 공간과 시간은 4차원 구조 속에서 시공간으로 통합되기 때문이다. (17) [4차원구조 속에서 시간의 의미는 3차원공간과 더불어 설명해야 한다. 그런데 생명체에서 시간은 공간의 문제와 별개이다. 4차원구조 시간의 물리학적으로 에너지와 속도에 연관이 있다면 생체시간은 화학구조의 질적변화 과정일 것인데, 이과정이 입자로도 전자의 이온화로로 성립한다. 그래서 생체시간은 다양체의 덩이변환의 과정을 측정하는 단위로서 물리학적 단위를 빌려온 것으로 해명이 잘 안된다. 열역학제2법칙의 설명이 좀더 분명해질 때 가능하지 않을까한다. (48NLF)].

존 휠러(John Wheeler, 1911-2008)는 일반상대성이론의 시공간의 기하학을 다음과 같이 요약했다. “물질은 그 주위의 시공간에게 어떻게 휘어야 하는지를 지시하고, 휘어진 시공간은 그 속의 물질에게 어떻게 움직여야 하는지를 지시한다.”(20)

󰋮블랙홀은 왜 검은색인가? 21

미첼(John Michell, 1724–1793)과 라쁠라스(Pierre-Simon Laplace, 1749-1827)가 주장했던 검은 별이라는 개념 ....(21) [미첼은 1783년 논문으로 되어 있는 것을 나중에 재발견되었고, 라쁠라스는 󰡔세계 체계의 확장(Exposition du Systeme du Monde 1796)󰡕에서 검은 구멍이 있음을 생각했다(concevoir l’existence des trous noirs) ]

1968년 마침내 휠러가 ‘블랙홀’이라는 말을 처음으로 쓰게 되었다. .. 이것은 미첼과 라플라스와 달리 시공간이 휘는 현상을 다루고 있다. (23)

어떤 별을 조금씩 압축시킨다고 상상해보자. 이 경우에 별의 징량은 그대로인데 크기가 줄어들기 때문에 밀도가 증가하게 될 것이다. 이렇게 계속 압축시켜 가다가 별의 밀도가 어떤 결정적인 값, 즉 임계값을 넘어서게 되면 시공간의 만곡은 측지선이 다시 별로 들어가버리는 정도에 이른다. .. 빛은 압축된 별에서 더 이상 빠져나올 수 없다. 바로 블랙홀(un trou noir, the black hole)이 만들어진 것이다. (23)

특이점이란 이름은 그것이 현재의 물리학으로 설명하기에는 한계가 있는 특이한 물체라는 뜻이다. (24)

슈바르츠실트 반지름(Schwarzschild radius)은 1915년에 슈바르츠(Schwarzschild, 1873-1916)가 일반상대성 이론을 바탕으로 천체 주변의 시공간 구조를 계산한 데서 비롯된 명칭이다. (24) [슈바르츠실트 반지름(Schwarzschild radius)은 블랙홀이 되기 위한 어떤 물체의 반지름 한계점이다. 슈바르츠(Karl Schwarzschild, 1873-1916) 독일 천문학자이며 물리학자.]

우리가 흔히 빛조차 블랙홀에서 빠져 나올 수 없다고 할 때, 이는 블랙홀의 내부와 외부를 나누는 경계가 있음을 전제로 한 것이다. 이런 경계를 가리키는 말이 바로 사건의 지평선이다. (25) [일반 상대성 이론에서, 사건 지평선(事件地平線, the event horizon, fr. l'horizon des evenements)은 그 내부에서 일어난 사건이 그 외부에 영향을 줄 수 없는 경계면이다.]

이때(지평선에 다다랐을 때) 관측 장치가 우주선에 보내는 광신호들의 사이의 시간 간격에도 변화가 있다. .. 또 이와 동시에 관측자들이 볼 수 있는 광신호의 색깔도 점점 바뀌게 된다. 처음에는 파란색이었던 신호는 초록색이 되고, 이어서 노란색에서 빨간색으로 바뀌다가, 결국엔 보이지 않게 되는 것이다. (26) [간단히 너무 멀어져서 보이지 않는 것은 아닌지, 눈의 소실점을 넘어서면 안보이듯이 즉 관측방법이 없어서 말이다.(48NLF)] 󰋮사건의 지평선을 넘을 수 있을까? 26

하지만 관측장치가 블랙홀에 가까이 갈수록 관측장치의 겉보기 시간 1초가 고유시간 1초 보다 더 길어진다. (28)

󰋮블랙홀과 검은 별은 어떻게 다른가? 28

앞에서 우리는 탈출속도가 빛의 속도보다 큰 별을 두고 검은 별이라고 했다. 이는 검은 별이 충분히 큰 중력을 가지고 있다는 뜻이다. (28)

우선 검은 별은 슈사르츠실트 반지름보다 더 작은 반지름인데도 상태가 더 나빠지지 않는다. 그런데 일반 상대성 이론에 따르면, 이런 별은 반드시 스스로 붕괴한다. (29)

즉 충분히 가까이에서 관찰하기만 한다면 검은 별이 내놓는 빛을 얼마든지 볼 수도 있다는 얘기다. 하지만 일반 상대성 이론에 따르면, 블랙홀에서는 아무 것도 빠져나올수 없다. 그러므로 검은 별은 일반상태성 이론의 논리적 타당성에 어긋나므로 실제로 존재하지 않는다고 보아야 한다. (29)

󰋮블랙홀은 어떻게 생겨나는가? 30 `

보통 별의 마지막 상태는 초기 질량에 따라 세 가지 경우로 나뉜다. 즉 초기 질량이 태양 질량의 8배 미만인 경우, 8배 이상 25배 미만인 경우, 25배 이상인 경우이다. .. 첫째 경우가 백색 왜성, 둘째가 중성자별, 셋째가 바로 불랙홀이다. (30)

백색 왜성은 천천히 식어가는 별이기 때문에 점점 빛도 사라지게 된다. (32)

초신성은 며칠동안 자신이 속해있는 은하 전체와 맞먹을 정도의 밝은 빛을 낸다. 하지만 초신성 폭발이 별을 완전히 파괴하는 것은 아니다. 극도로 밀접된 별의 중심들 중에는 초신성 폭발에도 살아남은 것이있다. 이렇게 살아남은 별의 중심을 중성자별이라 한다. (33)

결론적으로 말하면 질량이 아주 큰 별이 죽음에 이르는 과정에서 블랙홀이 생긴다고 할 수 있다. (34)

2. 블랙홀은 우주에 어떤 모습으로 퍼져 있을까 35

󰋮어떻게 블랙홀을 볼 수 있을까? 37

백색왜성은 제법 밝아서 망원경으로 볼 수 있다. .. 하지만 중성자별은 지접관찰하기에는 빛이 너무 희미하다. 그래도 상당수의 중성자별은 특징적인 라디오파를 방출하므로 그 존재를 확인할 수 있다. / 그렇다면 .. 블랙홀의 존재를 증명할 수 있는 관측 자료라도 있는 것일까? 물론있다. 블랙홀의 주위의 상황이 블랙홀의 존재를 드러낸다. 즉, 블랙홀을 간접적으로 확인할 수 있다는 얘기다. (37-38) [아래 설명에서 두 가지다. 강착원반, 제트 현상, 불랙홀은 빛조차도 빨아들이기에 관찰할 수 있는 방법이 없다. 블랙홀이라는 내부와 경계인 표면의 현상을 통해 그것의 현존을 파악할 수 있다는 말이다. (48NMG) ]

블랙홀로 빨려 들어가는 물질은 소용돌이를 그리면서 그 속으로 떨어진다. 이때 물질의 양이 아주 많으면 그 물질은 불랙홀 주위에서 둥글고 납작한 강착원반을 이룬다. 블랙홀로 떨어질 때 이 원반의 물질 입자들에는 아주 빠른 속도가 붙게 되고, 입자들 사이에 엄청남 마찰이 생긴다. 그 결과 원반의 온도가 아주 높에 올라가면서 강한 X선 행태의 빛이 방출된다. 이런 현상은 블랙홀 관측자료에서 쉽게 찾아볼 수 있다. (38-39) - 주) 강착원반: 이중성을 이루는 두 별 중 하나가 블랙홀이 되면, 나머지 별의 가스층은 블랙홀 쪽으로 빨려 들어간다. 이 때 블랙홀 주위에 생기는 가스원반을 강착원반이라 한다. (39)

가끔 블랙홀로 끌려 들어온 물질이 강착원반과 수직을 이루면서 제트형태로 분출되는 현상이 생기기도 한다. 그런데 주의해야 할 것은, 이때 분출되는 물질은 블랙홀 내부에서 나오는 게 아니라(블랙홀 내부에서는 아무것도 빠져나올 수 없다) 바로 강착원반에서 솟구쳐 나오는 것이다. 이 또한 블랙홀의 존재를 알려주는 주요한 현상 중의 하나이다. (39) - 주) 제트현상: 블랙홀 주변은 블랙홀의 중력과 주변의 별에서 빨려들어가는 가스의 압력으로 엄청난 고압고운의 상태가 된다. 이런 고에너지 상태에서 가스는 팽창하려고 한다. 하지만 블랙홀 주변의 강한 원반 면은 이미 가스로 가득 차 있어서 가스가 팽창할 수 있는 유일한 방향은 원반 면에 수직인 방향 밖에 남지 않으며, 결국 가스는 이 방향으로 분출된다.(39)

󰋮동반성이 블랙홀을 보여주는가? 41

조밀한 상태의 이중성는 강한 X을 방출해 블랙홀의 존재를 알려주는 것도 있다. 그렇다면 이중성이란 무엇일까? ..(41) [서로 질량이 다른 두 개의 별인 모양인데..]

그런데 멀리서 이런 이중성을 관측하는 천문 물리학자는 동반성인 B별 밖에 볼 수 없다. 강착원반을 ㅎ여성함녀서 강한 X선을 방출하는 A 별은 보이지 않으므로 그 정체가 의심스러울 뿐이다. (41-42)

이때 보이지 않는 별의 질량이 중성자별로서 이론상 가질 수 있는 최대 질량을 넘어서면, 즉 태양 질량의 3배 이상이면 그 별은 확실히 블랙홀이다. (42) [보이지 않고 그 주변의 을 통한 간접적 질량의 측정치로 알 고 있는 물체 블랙홀일 수밖에 없다고 한다면, 아직도 미궁이라는 뜻인데...]

󰋮은하 블랙홀은 항성 블랙홀과 어떻게 다른가? 43

활동성 은하의 중심을 ‘활동성 은하핵’이라고 한다. (43)

은하 블랙홀도 질량이 큰 별이 죽은 뒤에 생긴 블랙홀인 ‘항성블랙홀’과 마찬가지로 가끔 제트현상을 일으킨다. 이런 제트 현상 때문에 활동성 은하핵에서 엄청난 에너지가 관측된다. (44) [자료들의 확장 추론상 있을 수 있다는 거지...]

즉 은하 블랙홀이 생겨난 것으로 추측한다. (45) [추측한다고 할 정도이다. 그 넓고 먼 은하에서 뭐 그럴 수 있지... ]

󰋮우리은하의 중심도 블랙홀일까? 45

과연 활동성 은하만이 중심에 초거대 블랙홀을 가지고 있을까? 그렇지은 않을 것이다. 오늘날 천체물리학자들은 우리 은하처럼 평온해 보이는 은하에서 블랙홀이라는 “괴물”이 숨어있을 것이라고 추측한다. (45)

궁수자리에 A라는 물체 ...

태양계 외곽에서 항성 블랙홀이 있을 수도 있다. 하지만 그 역시 지구를 빨아들일 만큼 가까운 거리에 있는 것은 아니다. (47) [블랙홀 걱정하지 말고 살라는 이야기..]

󰋮중력파는 우주를 향해 열린 새로운 창인가? 47

태양이 사라지면 지구는 즉시 공전궤도를 이탈한다. (47) [그래 맞어, 빅뱅의 저자는 태양이 사라지기까지는 아마도 45억년 걸리니 걱정하지 말라고 했다]

중력파 .. [중력파(pulsar)를 방출하면 에너지를 잃게 되는데 .. 태양에서 중력파가 나올까?, .. 아직 검증된바가 없다. ] 하지만 테일러와 헐스가 중력파의 존재를 간접적으로 증명했고 그 공로로 1993년 노벨상을 수상했다. (48)

󰋮블랙홀은 회전하는가? 50

휠러(John Archibald Wheeler, 1911-2008)은 이런 속성을 “블랙홀은 머리카락이 없다” (50)

어떤 주어진 시점에서 블랙홀의 특징을 결정하는 것은 단지 세 가지다. 바로 질량, 각 운동량, 그리고 전하량이다. / 우선 질량은 블랙홀의 크기를 결정하고 그 크기는 슈바르츠실트 반지름으로 측정할 수 있다. .. / 둘째 각운동량은 블랙홀의 자체의 회전 속도와 관계가 있다. .. / 셋째 전하량은 그다지 중요하지 않은 변수이다.(50-51)

그런데 1960년대[1963년] 로이 커(Roy Patrick Kerr, 1934-)가 회전하고 있는 블랙홀에 대한 시공간의 기하학을 계산해 냈다. (52)

󰋮블랙홀의 중심에는 무엇이 있을까? 53

블랙홀의 중심에는 ‘특이점’이 있다. 일반상대성이론에 따르면, 특이점은 크기가 0인 부피 안에 블랙홀의 엄청난 질량을 모두 담고 있다. (53) [아래 용어목록에서 “특이성” 참조하기 바람]

특이점의 신비를 밝히기 위한 시도를 하고 있다. 바로 양자역학과 일반상대성이론을 융합하려는 노력이다. 이처럼 새롭게 융합되는 이론을 두고 흔히 양자중력이론이라고 부른다. (53) [실증이 있기도 전에 가설이론, 즉 “양자중력이론”을 먼저 내세운다. 즉 가설검증의 방식이다. (48NMG) ]

현재 우주의 기본적인 상호 작용(중력, 전자가기력, 핵력)의 통합을 목적으로 하는 초끈이론(superstring theory)이 그런 위치를 넘보고 있기는 하다. 하지만 아직은 해결해야할 문제가 많이 남아있다. (54) [끈이론, 초끈이론 아래 항목 참조]

이처럼 ‘알몸’ 상태인 특이점을 관측할 수 없다는 사실을 ‘우주 검열의 원칙’이라고 부르기도 한다. (54) [우주 검열의 원칙: 1970년 내내 호킹(Stephen Hawking 1942-)는 잘 드러나지 않는다는 이유로 우주검열가설(L'hypothese de la censure cosmique)을 제안했다. 이를 코넬대학 물리학자인 튜콜스키(Saul Arno Teukolsky, 1947-)가 반박했다. ]

3. 블랙홀의 미래는 어떻게 될까? 55

󰋮블랙홀을 빠져나갈 수 있을까? 57

왜냐하면 사건의 지평선을 넘어간 여행자는 다시 돌아올 수 없기 때문이다. (57)

로켓[우주탐험선]이 특이점에 가까워질수록 기조력은 무한대까지 커지게 되고, 로켓은 산산 조각나서 결국 블랙홀 탐험은 중단될 것이다. (59)

󰋮블랙홀은 어딘가로 이어진 터널일까? 59

입구인 블랙홀(black hole), 출구인 화이트홀(white hole)을 이어주는 웜홀(wormhole)이라는 초공간 터널을 상상하게 되었다. (60) [웜홀은 점점 실존하지 않는다는 의견이 지배적이다. 블랙홀의 기조력 때문에 웜홀은 있을 필요가 없다는 주장이다. 또 다른 의견으로는 화이트홀이 아직 존재한다는 물증도 없어 웜홀도 없을 것이다라는 의견까지 있다. 이로써 웜홀은 그 실존에 대한 논란 자체가 미스터리이다. .. 상상이 아니라 공상이 되고 있군...],

[휠러(John Archibald Wheeler, 1911-2008)가 이 용어들을 고안했다고 한다.]

󰋮블랙홀에서 에너지를 얻을 수 있을까?

이론상으로 보면 판로즈(Roger Penrose, 1931-)가 고안한 방법으로 회전하는 블랙홀에서 에너지를 꺼내는 것이 가능하다. (62)

미스너(Charles W. Misner 1932-)와 손(Kip Stephen Thorne, 1940-), 휠러는 회전하는 블랙홀 주위에 도시를 건설하는 상상을 하기도 했다. (62)

󰋮블랙홀이 사라질 수도 있을까? 63

호킹(Stephen Hawking 1942-)은 양자 역학적인 현상을 고려해 볼때 블랙홀이 사라질 수도 있다고 주장했다. (63)

그런데 사라지는 블랙홀이 정말 있기는 한 것일까? 호킹은 빅뱅, 즉 우주 태초의 대폭발에서 질량이 아주 작은 블랙홀들이 생겨났을 거라고 본다. 바로 원시블랙홀이다.(64)

󰋮양자 중력 이론이 블랙홀의 비밀을 밝혀낼수 있을까?

이제까지 우주에 있는 물체는 거의 관측을 통해 발견되었다. 그런데 블랙홀은 순전히 인간의 상상력에서 출발하여 이론상으로 먼저 추측되고 확인되었다. 아직까지도 블랙홀을 직접 눈으로 본 사람은 없다. 하지만 오늘날 대부분의 사람들은 블랙홀의 존재를 더 이상 의심하지 않는다. (65)

물론 블랙홀의 중심에 숨어있는 특이점은 아직도 베일에 싸여 있다. 하지만 특이점을 밝혀내려는 연구 덕분에 일반 상대성 이론과 양자 역학을 하나로 통합하려는 양자중력이론이 마련되었다. 많은 물리학자들이 오랫동안 소망해 온 궁극적인 대통합 이론이 조만간 탄생할 지도 모를 일이다. (마지막 문장, 66)

* 더 읽어 볼 책들 67

- 박석재, 아인슈타인과 호킹의 블랙홀, 휘슬러, 2005.

- 송영은, 아인슈타인과 호킹의 블랙홀 랑데부, 해나무, 2005.

- 이충환, 블랙홀, 살림, 2005.

- 리처드 고트, 박명구, 아인슈타인 우주로 시간 여행, 한승, 2003. [고트(John Richard Gott III, 1947-) 프린스턴대 천체물리학 교수, Time Travel in Einstein's Universe: The Physical Possibilities of Travel Through Time, 2002]

- 짐 알칼릴리, 이경아, 블랙홀, 웜홀, 타임머신, 사이언스북스, 2003. [알칼리리(Jameel Sadik "Jim" Al-Khalili, 1962-) 이라크태생 영국 이론물리학자. Black Holes, Wormholes and Time Machines, 1999.

* 논술. 구술 기출 문제

(7:12, 48NMG)

## 인물들 **********************

특이성(singularite) 우주의 시간상 원점을 지칭한다. Fr.Wiki 철학(논리학 형이상학), 물리학, 수학, 정보기술 분야에서 쓴다. 1965년 캠브리지 대학에서 판로즈(Roger Penrose, 1931-, 영국 물리학자 수학자)가 중력특이점(singularites gravitationnelles)은, 즉 흑체(des trous noir)의 중심인 특이점은 성운집단의 중력 붕괴로부터 생겨난다고 증명했다. 이를 이어서 1970년 내내 호킹(Stephen Hawking 1942-)는 잘 드러나지 않는다는 이유로 우주검열가설(L'hypothese de la censure cosmique)을 제안했다. 이를 코넬대학 물리학자인 튜콜스키(Saul Arno Teukolsky, 1947-)가 반박했다. / 철학에 특이성은 아리스토텔레스의 고유함(le propre)과 같은 단어로 번역해 놓았다. 결국 특이성의 생명있는 존재의 개체성을 의미한다. 즉 키가 작다고 그 특이성이 작은 것이 아니다. 특이성에는 많다 적다가 아니라 크다 작다의 문제인데 이것은 플라톤이 질로서 다루고 측정할 수 있는 것이라 보았지만, 생명현상에서는 측정할 수 있는 단위가 아니라 개연성(비결정성)의 단위일 것이며, RNA-유전적학적으로 환경과 시점에서 노력(사용)가능한 기회 정도일 것이다. 인간은 다양체에서 고유함을 잴수 있는 것은 상황(시점과 관계점)에서 드러날 수 있는 개연성(확률치)뿐일 것이다. (48NKG)

끈 이론(string theory, fr. La theorie des cordes)은 1차원의 개체인 끈과 이에 관련된 막(幕, brane)을 다루는 물리학 이론이다. 양자장론에서는 (0차원의) 점입자를 다루는데, 이에 따라 여러 무한대가 생겨 기본 이론으로 적절하지 않다. 끈 이론은 대신 크기를 지닌 개체를 다룸으로서 이러한 무한대를 피한다. 또한 끈 이론은 게이지 이론과 일반 상대론을 자연스럽게 포함한다. 이러한 성질 때문에 끈 이론은 모든 것의 이론의 유력한 후보다. 이 밖에도 양자색역학, 우주론 등에서도 쓰인다.

- 베네찌아노(Gabriele Veneziano, 1942-) 이탈리아 물리학자. 1968년 끈이론(la theorie des cordes) 창안자.

- 1984년 영국 수학자이며 물리학자 그린(Michael B. Green, 1946-)과 미국 이론 물리학자인 슈워츠(John H. Schwarz, 1941-), 이들은 demontrent l'absence d'anomalies de jauge ou gravitationnelle dans la theorie de cordes de type I [그린은 캠브리지 대학에서 호킹(Stephen Hawking, 1942-)을 이어간다.].

- 위튼(Edward Witten, 1951-) 미국 물리학자 수학자. 그는 1995년에 끈이론에서 이중성을 발견했다.

초끈이론(Superstring Theory; fr. Supersymetrie) 세상의 모든 것은 0차원의 입자가 아니라 1차원의 끈으로 이루어져 있다는 것을 골자로 하는 물리학 이론. 이 끈들이 소립자고, 끈의 진동 패턴이나 장력 등에 따라 소립자의 패턴(정확히는 질량, 전하, 색전하, 스핀 등의 양자수)이 정해진다고 한다. 참고로 이름이 '초'끈인 것은 매우 훌륭한 끈이라는 뜻이 아니라 초대칭을 이루는 끈이기 때문이다. TOE의 유력한 후보로 거론되고 있다.이 초끈이론에서의 초끈의 크기는 10의 -33승Cm이며 쿼크보다 1억배 이상 작다.

- 각 진동 모드에 적용하는 경계조건에 따라 총 다섯가지 초끈 이론이 있다. I종 / IIA종 / IIB종 / E8×E8 이종 (HE종) / SO(32) 이종 (HO종).

흑공, 검은 구멍(black hole un trou noir) 또는 블랙홀 : (Fr.Wiki) 천문학에서 검은 구멍은 매우 응축적 천체 대상인데, 그것의 중력 장의 강도는 모든 물질적 형태 또는 빛(파)가 그것으로부터 벗어나지 못하게 막고 있는 천체 대상이다.

- 슈바르쯔쉴트(Karl Siegmund Schwarzschild, 1873-1916) 독일 천체물리학자. 그는 중심의 검은 구멍을 제시했다.

- 킵 손(Kip Stephen Thorne, 1940-) 미국 이론 물리학자. 손을 매개로 1960년대 이론으로 떠올랐다. 1965년 박사학위. [인류가 아는 지식이 요기까지라는 표현이 빅뱅과 흑체이다. 아직은 멀었다는 표현인지 모른다 ]

- 케어(Roy Patrick Kerr, 1934-) 뉴질랜드 수학자. 그는 1963년에 검은 구멍의 회전(un trou noir en rotation)을 일반상대성의 방정식에 정확하게 맞게 발견한 것으로 유명하다.

Stuart Louis Shapiro s.d. & Saul Arno Teukolsky 1947-, Black holes, white dwarfs and neutron stars: the physics of compact objects, John Wiley, New York (1983).

Jean-Pierre Lasota s.d., La science des trous noirs, Odile Jacob sciences, 2010 -Tres facile a lire et facile a comprendre.

Jean-Pierre Luminet 1951-, Le destin de l’univers : Trous noirs et energie sombre, Fayard, coll. ≪ Le temps des sciences ≫, 2006

흑체, 암흑물질(暗黑物質, dark matter, en.fr. La matiere noire ou matiere sombre)은 우주에 널리 분포하는 물질로써, 전자기파 즉 빛과 상호작용하지 않으면서 질량을 가지는 물질이다. / 1933년 스위스 천문학자 쯔위키(Fritz Zwicky 1898-1974)가 연구했다.

암흑 에너지(dark energy, l'energie sombre)는 우주에 널리 퍼져 있으며 척력으로 작용해 우주를 가속 팽창 시키는 역할을 한다. / fr.Wiki 우주에는 검은 에너지(l'energie sombre) 68.3%, 검은 물질(la matiere noire) 26.8%[둘을 합하면 95.1%나 된다], 일상물질(la matiere ordinaire) 4.9%. 이다. En cosmologie, l'energie sombre ou energie noire (dark energy en anglais) est une forme d'energie hypothetique emplissant uniformement tout l'Univers et dotee d'une pression negative, qui la fait se comporter comme une force gravitationnelle repulsive.

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아인슈타인(Albert Einstein, 1879-1955) 미국 이론물리학자. 광양자설, 브라운운동의 이론, 특수상대성이론을 1905년 발표하였으며, 1915년 일반상대성이론을 발표하였다.

이를 이어서 1970년 내내 호킹(Stephen Hawking 1942-)는 잘 드러나지 않는다는 이유로 우주검열가설(L'hypothese de la censure cosmique)을 제안했다. 이를 코넬대학 물리학자인 튜콜스키(Saul Arno Teukolsky, 1947-)가 반박했다.

헐스(Russell Alan Hulse, 1950-) 미국의 물리학자. 그는 최초로 쌍성 펄서(pulsar)를 공동으로 발견한 공로를 인정받아("for the discovery of a new type of pulsar, a discovery that has opened up new possibilities for the study of gravitation"), 그의 이전 선생님이자 천체물리학자인 조셉 H. 테일러 주니어(Joseph Hooton Taylor Jr.)와 함께 1993년 노벨 물리학상을 공동수상했다.

케어(Roy Patrick Kerr, 1934-) 뉴질랜드 수학자. 그는 1963년에 검은 구멍의 회전(un trou noir en rotation)을 일반상대성의 방정식에 정확하게 맞게 발견한 것으로 유명하다.

라쁠라스(Pierre-Simon de Laplace, ou Pierre-Simon Laplace, 1749-1827) 프랑스 수학자, 천문학자, 물리학자. 검은구멍 개념(concevoir l’existence des trous noirs)을 󰡔세계 체계의 확장(Exposition du Systeme du Monde 1796)󰡕에서 주장했다. 이것은 fr.Wiki에 따르면, 미첼의 것은 상상의 것인데 비해 라쁠라스의 것은 수학적 계산의 것이라 한다.

미첼(John Michell, 1724–1793) 영국 목사, 자연철학자. 지질학자. 다음 논문에 따르면 미첼은 1783년에 블랙홀을 예견했다고 한다. "This Month in Physics History: November 27, 1783: John Michell anticipates black holes". APS Physics.

미스너(Charles W. Misner 1932-) 미국 물리학자. 일반상대성과 우주론 전공자. 󰡔Gravitation󰡕의 공동저자 중 한사람. 양자중력학(quantum gravity)을 연구하며 믹스마스터 이론(mixmaster universe, which he devised in an attempt to better understand the dynamics of the early universe,.)을 전개하고 있다.

뉴턴(Sir lsaac Newton 1642-1727) 런던. 영국 출신의 물리학자․수학자. 17세기 과학혁명의 상징적인 인물이다. 󰡔자연철학의 수학적 원리(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687)󰡕

판로즈(Roger Penrose, 1931-, 영국 물리학자 수학자)는 1965년 캠브리지 대학에서 중력특이점(singularites gravitationnelles)은, 즉 흑체(des trous noir)의 중심인 특이점은 성운집단의 중력 붕괴로부터 생겨난다고 증명했다.

슈바르츠쉴트(Karl Schwarzschild, 1873-1916) 독일 천문학자이며 물리학자. 슈바르츠실트 반지름(Schwarzschild radius)은 블랙홀이 되기 위한 어떤 물체의 반지름 한계점이다.

테일러(Joseph Hooton Taylor, Jr., 1941-) 미국 천체 물리학자. 그는 최초로 쌍성 펄서(pulsar)를 공동으로 발견한 공로를 인정받아("for the discovery of a new type of pulsar, a discovery that has opened up new possibilities for the study of gravitation"), 헐스(Russell Alan Hulse, 1950-)와 함께 1993년 노벨 물리학상을 공동수상했다.

킵 손(Kip Stephen Thorne, 1940-) 미국 이론 물리학자. 손을 매개로 1960년대 이론으로 떠올랐다. 1965년 박사학위.

존 아치볼드 휠러(John Archibald Wheeler, 1911-2008) 미국의 이론물리학자. 알베르트 아인슈타인의 말년의 공동연구자이도 했던 그는 아인슈타인의 통일장이론의 이상을 실현하기 위해 노력했다. 또한 1968년 블랙홀 .. 웜홀이라는 용어를 고안.

(48NMG)

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