꼭 읽어야 할 추천 과학 도서, 카를로 로벨리의 <화이트홀> 책 리뷰, 줄거리

화이트홀
카를로 로벨리 지음, 김정훈 옮김, 이중원 감수 / 쌤앤파커스 / 2024년 9월

화이트홀

쌤 앤 파커스 출판, 카를로 로벨리 지음

이 책은 화이트홀에 관한 책입니다.

나는 하늘에서 수백 개나 볼 수 있는 블랙홀이 

어떻게 만들어졌는지부터 설명하고자 합니다.

시간이 느려지다가 멈추는 것처럼 보이고,

공간이 찢겨진 것처럼 보이는,

이 이상한 별들의 가장자리에서는 

어떤 일이 일어나는지를 말하려 합니다.

그런 다음 안쪽으로 들어가 가장 깊숙한 곳,

시간과 공간이 녹아내리는 곳까지 내려갑니다.

시간이 거꾸로 튀어 오르는 것처럼 보이는 

먼 곳까지.

화이트홀이 탄생하는 곳까지

따라오시겠습니까? 

14-15p

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여러분, 이 책은 꼭 읽어야 합니다!!! 정말 강력 추천 별 5개를 주고 싶은 책이에요. 

화이트홀을 만난 건 정말 행운이라고 생각해요. 

코스모스를 읽으면서 우주와 천체 물리학에 대한 관심이 증가해서 뒤늦게 영화 인터스텔라를 보기도 했는데요. 책을 읽으면서 블랙홀, 웜홀에 대한 궁금증이 많이 생겨서 관련 책을 찾던 중 아마존 베스트셀러 1위에 있는 화이트홀이라는 책을 알게 되었어요. 

세계적인 이론 물리학자, 카를로 로벨리

카를로 로벨리의 책을 처음 읽게 되었는데요. 와... 왜 이제야 알게 된 거죠? 

코스모스를 쓴 칼 세이건과 같이 철학과 인문학에 정통한 친절한 과학자님을 만난 느낌이에요. 

코스모스를 읽으면서 너무 아름다워서 행복한 시간을 보냈는데, 화이트홀도 못지않게 아름다운 책이었답니다. 

이 분의 책들이 모두 좋다고 추천받아 추가로 '나 없이는 존재하지 않는 세상'도 구매한 상태예요. 

카를로 로벨리는 '제2의 스티븐 호킹'이라고 평가받는 양자이론과 중력이론을 결합한 '루프양자중력'의 개념으로 블랙홀을 새로 규명한 우주론의 대가라고 해요. 

화이트홀 줄거리

아인슈타인의 상대성 이론이 10년간 연구 끝에 발표된 직후였어요.

상대성 이론의 최종 방정식이 발표된 후 몇 주 지나지 않아 독일군 중위였던 카를 슈바르츠실드가 편지로 방정식의 '엄밀 해'를 구했다고 해요. 결국 이 숨겨진 천재로 인해 상대성 이론이 완결되었고 이후 우리가 지금 알고 있듯이 시간은 장소에 따라 다르게 흐르고, 우주는 팽창하며, 공간의 파동이 있다는 사실에 대해 알게 되었다고 해요.  

지구나 태양의 질량은 공간과 시간을 휘어지게 만듭니다. 

공간과 시간의 이러한 휘어짐 때문에 물체가 지구를 향해 떨어지고 행성이 태양 주위를 공전하게 됩니다. 

중력이 작용하는 거죠.

23p

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하지만, 방정식에서 이야기하는 질량이 극도로 집중되는 현상은 무시해버리고 말았다는데요. 

이게 바로 블랙홀이었던 거죠. 

블랙홀의 중력이 너무 강하기 때문에 시간이 아주 천천히 흐른다고 해요. 그래서 지평선 근처로 가면 관측자의 입장에서는 시간이 멈춘 것으로 보인다고 하고요. 

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지평선 너머 안쪽에 있는 사람에게는 시간이 멈추지 않습니다. 이들을 멀리서 바라보는 사람에게만 지평선 근처에서 일어나는 일들이 엄청나게 느려지는 것입니다. 

우리가 지평선에 다가가 그 근처에 머물렀다가 돌아간다면, 아버지를 마지막으로 본 후 다시 만날 때까지 우리 쪽에서 경과한 시간은 아버지 쪽에서 경과한 시간보다 더 짧을 것입니다. 

42p

화이트홀은 뭘까요? 

별이 압축 폭발하면서 강력한 중력으로 주변을 모두 끌어당기는 곳이 블랙홀이기 때문에 

블랙홀의 내부 공간은 아주아주 긴 깔때기 모양을 상상할 수 있다고 해요. 

아주 오래된 블랙홀의 내부 길이는 수백만 광년에 달할 수 있지만 그렇다고 해도 무한하지 않다고 가정하고요.(끝에는 스스로 붕괴된 별이 그대로 있는 거죠)

이 길고 좁은 깔때기의 끝에 닿으면 떨어지던 물체가 튕겨 반동하는 것처럼 공처럼 시간이 거꾸로 간다고 상상해 보는 거죠.

블랙홀이 여정의 끝에 도달해 공처럼 튀어 올라 시간을 거꾸로 거슬러 올라가 이전에 길을 되돌아간다면 ..., 그것은 화이트홀로 변한 것입니다.

88p

그게 가능한 이유는 공간이 입자이기 때문이래요.

공간이 입자라고 생각해 보셨나요? "공간은 물리적 존재자이며, 다른 모든 것과 마찬가지로 입자로 되어 있다'라고 하는데요. 

그렇기 때문에 더 이상 개별 입자 이상으로 쪼그라들 수 없는 특이점이 존재한다는 거죠. 

입자는 파동이기 때문에 장벽을 뚫고 가는 터널 효과가 있을 수 있다는 건 양자 물리학에서 나오는데요. 

이걸 적용하는 거예요. 

그래서 블랙홀에서 마지막 더 이상 줄어들 수 없는 입자의 마지막 지점에서 양자 도약을 통해 터널효과로 '다른 쪽으로' 넘어가는 것, 즉 시공간을 점프한 공간으로 가게 되는 거죠. 

여기서 끝이 아닙니다. 

스티븐 호킹의 발견으로 이어지는데요. 스티븐 호킹은 블랙홀이 열을 방출한다는 것을 발견했죠. 이는 에너지를 빼앗긴다는 말이죠. 그래서 "블랙홀은 에너지를 잃으면서 점차 질량을 잃고 점점 더 가벼워지고 작아져 지평선이 줄어들게 되고 이를 전문 용어로 블랙홀이 '증발'한다"라고 표현한다고 해요(127p)

그런데 말이죠. 

지평선이 줄어든다고 해서 블랙홀의 내부가 줄어드는 건 아니죠. 내부는 여전히 큰 상태인데 입구만 줄어든다고 해요. 

핵심은 부피는 작지만 표면적이 작은 이 물체에 얼마나 많은 정보를 담는 것인데요. 결국 화이트홀은 이전의 블랙홀의 동일 크기는 아니며(더 작음) 정보와 잔여 에너지가 모두 빠져나오면 소멸한다고 해요. 

화이트홀이 에너지를 다 빼앗기면 질량은 먼지만 할 수 있기 때문에 "우주에는 원시우주나 빅뱅 이전에 우주에서 많은 블랙홀이 형성되고 지금은 증발했다면 지금 이 순간에도 보이지 않는 몇분의 일 그램의 알갱이들이 수백만 개씩 하늘에 떠다닐 수 있을 가능성이 있다."(180p)며 이를 우주에서 신비한 먼지 보이지 않는 먼지인 '암흑 물질'이 아닐까 조심히 예측해 보기도 해요. 

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이 전환 과정은 아마도 이전 우주의 붕괴로 인해 

빅뱅으로 이어진 과정과 동일한 종류의 과정입니다. 

공간과 시간이 용해되고 재편되는 과정이죠. 

176p

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이 책을 통해서 블랙홀 이후 화이트홀의 생성을 이해할 수 있었고, 화이트홀도 무구하겠지만 결국 유한하다는 것, 그리고 이 과정으로 빅뱅 이전을 유추해 볼 수 있다는 걸 알았어요. 즉 지금의 우주는 그 이전 우주의 대 폭발과 블랙홀, 화이트홀을 거쳐 나타난 우주라고 생각할 수 있는 거겠죠. 

나는 우리가 우주를 이해하고 우리 자신을 이해하기 위해서는 

우주를 항상 '당신'으로 불러야 한다고 생각합니다. 

우리가 사물과 하나임을 인정하는 그런 '당신'이죠. 

당신과 나, 우리는 같은 피를 나눈 것입니다. 

174p

천체 물리학에 대해 알아갈수록 우주와 나는 다르지 않다는 것을 느껴요. 

간결하고 쉽게 우주의 기원에 대해, 블랙홀과 화이트홀을 알아가며 사고의 지평이 열린 느낌이어서 모든 분들께 다시 한번 추천드립니다. 

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쌤앤파커스 출판사에서 샘플 도서를 지원받아 솔직하게 작성한 리뷰입니다.

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