[2026-37] 블랙홀

블랙홀 - 사건지평선 너머의 닿을 수 없는 세계
브라이언 콕스.제프 포셔 지음, 박병철 옮김 / 알에이치코리아(RHK) / 2025년 4월

제목 : 블랙홀
작가 : 브라이언 콕스
출판사 : RHK코리아
읽은기간 : 2026/07/16 -2026/08/02

번역가의 글에 이런 말이 있었다.

그동안 블랙홀에 관심있던 사람이 강 건너편에서 멀리 보던 내용을 직접 경험해볼 수 있다고..

책을 읽는 내내 생각했다. 다시는 이런 책은 읽지 말아야지..

뉴턴 역학도 어려워하는 내가 일반상대성이론과 양자역학, 그리고 최신의 논문에 나오는 얽힘에 이르기까지 온갖 물리학 이론들이 내 눈앞에 쏟아졌다.

10%나 이해했을까? 내가 얼마나 모르는지 한번 보자하는 마음으로 끝까지 읽었다.

오히려 후반으로 갈수록 책은 읽기 쉬워진다.

중간까지는 2차원에 그려진 펜로즈 그래프와 씨름하느라 머리가 터지는줄 알았다.

이해한 것은 거의 없지만 지구에 앉아 저 먼 우주의 블랙홀이 어떻게 생겼으며, 사건의 지평선 너머에는 어떠한 일일 벌어질지를 탐구하는 그 모습을 보면 존경할 수 밖에 없다.

일반상대성 이론부터는 일반적인 수학으로 해결이 안되다 보니 전혀 모르는 수학을 읽느라 힘들었다.

블랙홀은 매혹적이고 흥미로운 분야이긴 하지만 많이 안다는 것은 어렵겠다는 것을 깨달았다.

p25 은하수의 중심에서 반경 1200만 킬로미터짜리 구의 내부는 외부와 완전히 단절되어 있다. 그래서 천문학자들은 이 구의 표면을 사건지평선이라 부른다. 또한 이 괴물은 궁수자리 A라는 멋진 이름도 갖고 있다. 그렇다. 궁수자리 A는 초대형 블랙홀이다.

p61 우리가 믿어왔던 시간과 공간의 특성에 대대적인 수정을 가해서, “관측자의 운동상태에 상관없이 빛이 항상 일정한 속도로 관측되는 시공간”으로 바꿔야 한다. 그렇다면 뉴턴이 말했던 절대적 시간과 절대적 공간의 개념을 포기하고 관측자에 따라 달라지는 상대적 시공간을 도입해야 한다. 이 요구에 부응하여 탄생한 것이 바로 아인슈타인의 상대성이론이었다.

p91 블랙홀을 직관적으로나마 시각화하려면 유한한 종이 위에 무한대를 담아야 하는 것이다. 과연 가능할까? 바로 여기서 펜로즈의 다이어그램이 막강한 위력을 발휘한다.

p166 M87블랙홀의 경우, 사건지평선에서의 조석효과는 거의 느껴지지 않을 정도로 미미하지만, R=500만 킬로키터에 도달하면 속이 불편해지고 300만 킬로미터에 도달하면 스파게티화가 본격적으로 진행되어 몸과 머리가 분리될 것이다. 특이점에 가까워지면 조석력이 원자들 사이의 결합력마저 이겨내서, 당신의 몸은 원자단위로 산산이 분해된다.

p229 슈바르츠실트의 해는 단 하나의 숫자(질량)에 의해 결정되고, 커의 해는 여기에 두 번째 숫자(스핀)가 추가된다. 이 두 개의 숫자만 알면 실제 블랙홀 근방의 중력지형도를 정확하게 계산할 수 있다.

p233 펜로즈의 정리는 특이점에 도달하기 전에 형성되는 원에서 어떤 일이 일어나는지 설명해준다. 특히 갇힌 표면으로 알려진 이 가상의 표면은 펜로즈의 논리에서 가장 중요한 부분이다. 왜냐하면 그는 시공간에 갇힌 표면이 포함되면 빛이 영원히 진행할 수 없다는 것을 증명했기 대문이다.

p252 엔트로피의 개념을 최초로 도입한 사람은 독일의 물리학자 루돌프 클라우지우스였다. 그의 설명에 따르면 “이 세상의 총에너지는 일정하다. 그러나 이 세상의 총엔트로피는 항상 최대한으로 증가하려는 경향이 있다” 이 문장에는 열역학 1,2법칙의 의미가 아름답게 요약되어 있다.

p263 열역학 제2법칙은 발생 확률에 기초하여 미래를 예측하는 법칙이다. 모든 물리계가 열역학적 평형상태를 향해 나아가는 이유는 평형상태에 놓일 확률이 가장 높기 때문이며, 확률이 높은 이유는 평형상태에 해당하는 배열의 수가 가장 많기 때문이다.

p281 블랙홀의 온도는 표면중력을 원주율의 두 배로 나눈 값과 같다. 이로써 호킹은 열역학 법칙과 블랙홀 역학 법칙이 비슷하게 보이는 이유를 깨달았다. 둘이 닮은 것은 우연이 아니라, 블랙홀이 열역학적 객체임을 보여주는 증거였던 것이다.

p288 호킹의 게산에 내재된 양자이론은 이 놀라운 방정식을 통해 일반상대성이론과 우아하게 결합된다. 블랙홀의 역학 법칙은 알고 보니 열역학 기본 법칙이 교묘하게 위장한 것이었다. 그 덕분에 물리학자들은 블랙홀을 “정보를 저장하고, 사건지평선 바깥의 우주와 에너지를 교환하는 열역학적 객체”로 간주할 수 있게 되었다. 스티븐 호킹이 계산한 블랙홀의 온도는 우주를 이해하는 데 너무나 큰 도움이 되었기에, 웨스트민스터 사원에 마련된 그의 추모비에 선명하게 새겨져 있다.

p317 양자 도서는 낱장을 아무리 집중해서 읽어도 횡설수설한 내용뿐이며, 페이지 간 상호관계를 알아야 스토리를 꿰어맞출 수 있다. 이런 책이라면 도입부를 이해하는 데에도 꽤 많은 부분을 읽어야 한다. 달랑 한 페이지 안에는 상관관계가 없으므로 정보도 식별할 수 없다.

p360 새로운 시나리오를 액면 그대로 받아들인다면, 시간의 끝이 정말로 우주인의 미래에 존재하는지 묻지 않을 수 없다. 당신이 그 우주인 중 한 명이라고 상상해보라. 당신은 별다른 변화를 느끼지 못할 채 사건지평선을 통과했는데… 그 다음에는 과연 어떤 운명이 당신을 기다리고 있을까 그림 14.6에 의하면 당신은 웜홀 네트워크를 만나고, 조력 때문에 몸이 분해되어 뒤섞이고, 당신과 관련된 정보는 호킹 복사에 실려 웜홀을 통해 방출될 것이다.

p370 우리가 거대한 양자컴퓨터 속에 살고 있는 것은 아닐까. 그럴지도 모른다. 이 황당한 추측이 사실임을 보여주는 증거가 나날이 쌓여가고 있다.

p376 펜로즈 다이어그램, 슈바르츠실트 해, 커 블랙홀, 시간꼴 미래 무한대 등등. 블랙홀에 관심 있는 독자라면 한 번 쯤 들어본 용어일 텐데, 그동안 강 건너편에서 망원경으로 구경만 해왔다면 이 책을 통해 직접 답사해볼 것을 권한다. 콕스의 설명은 그 정도로 디테일하면서 현장감이 살아있다.