물체들은 블랙 홀 속으로 흡수되며
물질이 공간-시간을 구부리는 역할을 하고 물질이 자체의 지역을 구부려서 우주와의 관계를 끊고 스스로 독립하여 존재하는 경우가 있는데
이런 지역을 블랙 홀이라 한다.
물체들은 블랙 홀 속으로 흡수되며 흡수된 물체들은 어느 것이라도 홀 밖으로 빠져나갈 수 없다.
만약 탈출하는 데 성공하려면 그 물체는 반드시 빛의 속도보다 빨라야 하는데
아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 어떠한 물체라도 빛보다 빠를 수 없다.
아인슈타인은 블랙 홀에 관해 믿으려 하지 않았다.
하지만 로버트 오펜하이머Robert Oppenheimer는 1939년에 태양보다 두 배 이상 큰 별이 자체의 핵연료를 모두 소모하게 되면 필연적으로 무너질 수밖에 없음을 보여주었다.
그러나 2차세계대전이 발발하자 오펜하이머는 원자폭탄제조 연구에 관여하느라 중력적 무너짐gravitational collapse에 관한 관심을 잠시 잊고 있었다.
다른 물리학자들도 그런 우주에 대한 예언들을 우주를 관망하여 확인할 수 없었기 때문에 예언들을 신뢰하지 않았으며 그런 분야에 대한 관심을 접고 지구에 관해서만 연구에 몰두했다.
그런데 1960년대 천체 관측의 발달로 우주에 대한 학문에 큰 진전이 생겼고 그때까지만 해도 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 불확실하게 인식되고 있었는데
나와 로저 펜로우즈는 새로운 이론을 세상에 공표했다.
우리의 이론은 공간-시간이 스스로 구부러진다면 공간-시간에는 시작이 있거나 종말이 있어야 한다는 것이었다.
공간-시간은 150억 년 전에 Big Bang으로 시작되었으며 공간-시간은 별이 붕괴되거나 어느 것이라도 블랙 홀 속으로 흡수되면 종말을 고하게 된다.
이런 내용은 일반 상대성 이론으로는 예언될 수 없었고 Big Bang 때 우주가 어떻게 전개되었는가에 대해서도 말해줄 수 없는 것이었다.
그러므로 일반 상대성 이론은 완전한 이론이 못됨을 나와 펜로우즈가 세상에 공표한 것이었다.
우주가 어떻게 시작되었으며 물질이 스스로의 중력으로 붕괴되었을 때 어떤 현상이 일어나는가를 설명하는 이론이 요구되었다.
1905년 아인슈타인이 특수 상대성 이론the Special Theory of Relativity을 사용할 때 그는 현상에 관해서도 썼으며 그것을 광전의 효과the Photoelectric Effect라 한다.
아인슈타인은 각 미분자는 한 빛의 양자one quantum of light가 쇠에 닿을 때 쇠는 이에 상당하게 발산한다고 했다.
이런 이론은 양자이론Quantum Theory에 크게 공헌했으며 아인슈타인은 1922년에 노벨상을 수상했다.
아인슈타인은 이미 일반 상대성 이론으로 노벨상을 수상했어야 했지만 공간과 시간이 구부러진다는 그의 아이디어는 순수이론적이었고 논란거리였으므로 노벨상위원회가 광전효과 이론으로 그에게 상을 수여했는데
광전효과만으로도 그는 상을 수여받을 만했다.
1925년 베르너 하이젠베르그Werner Heisenberg에 의해 미분자의 정확한 위치를 측정한다는 것이 불가능하다는 점이 발표되면서부터 아인슈타인의 광전효과 이론은 온전하게 받아들여지게 되었다.
미분자가 어디에 있는가를 알려면 빛을 미분자에 비춰야만 하는데
이럴 경우 아인슈타인은 말하기를 아주 적은 양의 빛으로는 불가능하고 최소한의 일격(one packet 혹은 양자quantum라고 부른다)의 빛을 비춰야 한다.
양자의 빛은 미분자로 하여금 어느 방향으로 움직이게 한다.
미분자의 위치를 좀더 제대로 측정하려면 양자의 보다 큰 에너지를 사용해야 하며 그것은 미분자를 더욱 어지럽히게 된다.