블랙홀을 분쇄하는 방법

특수 상대성이 빛의 속도가 보편적인 상수라는 것 때문에 블랙홀에 대한 현대의 생각은 과거와 다소 다르다. 오늘날 물리학자들이 초점을 맞추고 있는 중요한 개념은 사건 지평선이다. 빛과 다른 물체가 한 방향으로 지나갈 수 있지만 다른 방향으로 지나갈 수 없는 우주의 이론적 경계선이다. 빛이 빠져나갈 수 없기 때문에, 사건의 지평선은 블랙홀을 검게 만드는 것이다. 사건의 지평선은 많은 천체물리학자들에게 다소 실망스러운 것인데, 왜냐하면 우주의 알려진 법칙을 벗어난 재미있는 물리학은 모두 그 안에서 일어나고 따라서 우리들에게서 감추어져 있기 때문이다. 그러므로 물리학자들이 원하는 것은 사건의 지평을 없애고 내부 작업을 적절한 정밀조사에 노출시키는 방법이다. 이렇게 하면 블랙홀은 파괴되지만 훨씬 더 기괴하고 이국적인 것이 드러난다. 메릴랜드 대학의 테드 제이콥슨과 토마스 소티루와 캠브리지 대학교는 이 도전에 대한 흥미롭고 눈에 띄게 접근하기 쉬운 설명으로 어떻게 이것이 이루어질 수 있는지에 대해 설명한다. 일반 상대성에서는 사건 지평선이 있는 블랙홀의 존재에 대한 수학적 조건은 간단하다. 그것은 다음과 같은 불평등에 의해 주어진다. M^2 > (J/M)^2 + Q^2, 여기서 M은 블랙홀의 질량이고, J는 각운동량이고 Q는 그 전하량이다. 사건 지평선을 없애는 것은 단순히 불평등이 역전될 때까지 이 물체의 각운동량 및/또는 전하량을 증가시키는 문제일 뿐이다. 그렇게 되면 사건의 지평선이 사라지고 밑에 있는 이국적인 물체가 나타난다. 즉, 블랙홀을 파괴하기 위해서는 각 운동량과 충전량을 공급하기만 하면 된다는 것을 시사한다. 그러나 그것은 많은 문제를 숨기고 있다. 첫째는 각 운동량과 전하량도 질량을 갖는 경향이 있다. 그리고 어떤 경우에도 위의 방정식은 안정된 상태를 설명한다. 블랙홀에 먹이를 주는 것은 역동적인 상태를 만들어 내고, 물체가 먹인 각운동량과 전하량을 흘리지 않고 다시 안정된 상태로 안정될 것이라는 보장은 없다. 사실 그 계산은 너무나 사악해서 모든 시도들이 실패해왔다. 제이콥슨과 소티루우는 "현재 아무도 그것이 어떻게 될지 모른다"고 말한다. 사건의 지평선이 없는 블랙홀은 무엇을 드러낼 것인가? 물리학이 철학적으로 변하는 곳이 바로 그곳이다. 여기서 수학은 스페이스타임이 무한히 곡선이 되어 천체물리학자들이 특이점이라고 부르는 것을 만들어 낸다는 것을 나타낸다. 어떤 평범한 물리학자에게도 특이점은 이론이 무너졌음을 나타내는 것이며, 무슨 일이 일어나고 있는지를 묘사하기 위해서는 어떤 새로운 이론이 필요하다는 것을 말해주는 것이다. 특이점들이 물리적인 것이 아니라 수학적인 물체라는 것과 그것들이 암시하는 어떤 '구멍'이 우주의 구조에 존재하는 것이 아니라 그것에 대한 우리의 이해 속에 존재한다는 것은 원칙의 문제다. 천체물리학자들은 다르다. 그들은 그들의 이론에 대해 매우 특별한 믿음을 가지고 있어서 블랙홀 안에 특이점이 실제로 존재한다고 믿는다. 로저 펜로즈와 스티븐 호킹과 같은 사람들은 심지어 특이점들이 중력 붕괴에서 불가피하다는 것을 증명했다. 그들에게 블랙홀 주위의 사건 지평선을 제거하면 그 모든 나체의 영광 속에서 특이점을 드러낼 수 있다는 흥미진진한 전망이 높아진다. 그렇게 되면 우리는 무한을 바라볼 수 있을 것이다. 이런 식으로 블랙홀을 파괴하는 것은 새로운 물리학을 드러낼 수밖에 없다. 그러나 이것이 무엇이든지 간에 우리가 그러한 극단에서 일어나는 일을 더 잘 묘사하는 이론을 갖게 될 때까지 잘 숨겨져 있을 수밖에 없다. 아니면 밤하늘 어딘가에서 이 물체들 중 하나를 발견하기 전까지는 말이다.