나의 연구는 우주 전반에 관한 것이었습니다
1970년까지 나의 연구는 우주 전반에 관한 것이었습니다.
이 시기에 가장 중요했던 나의 성과는 은하galaxy들이 우리가 살고 있는 지구로부터 멀어져 가고 있는 것으로 즉 우주가 팽창하고 있다는 사실이었습니다.
이런 발견은 나로 하여금 과거에는 은하들이 서로 가까이 있었을 테고 그렇다면 모든 은하들이 하나로 뭉쳐져 있었을 때 바로 그때도 시간이 존재했었겠느냐 하는 의문을 갖게 했습니다.
그리고 우주가 팽창한다면 우주란 무한한 것이냐는 의문도 갖게 되었습니다.
이런 의문들에 대한 답을 구하기 위해 내게 새로운 수학적 기술이 필요하다는 것을 알게 되었습니다.
이에 대한 나의 연구는 1965년부터 1970년까지 계속되었으며 이에 대한 연구를 나와 로저 펜로우즈Roger Penrose가 담당하게 되었습니다.
이 시기에 펜로우즈는 벌크벡Birkbeck 대학에 있었고 현재는 옥스포드 대학에서 가르치고 있습니다.
나와 펜로우즈는 수학적 기술을 사용하여 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 사실이라면 과거에 무한한 밀도density 상태가 우주에 존재했었을 것이라는 사실을 발견했으며
이런 무한한 밀도를 빅뱅이상Big Bang Singularity이라고 부릅니다.
일반 상대성 이론이 옳다면 불행하게도 우리의 과학은 우주가 어떻게 생성되었는지를 장담할 수 없게 됩니다.
하지만 우리가 양자역학Quantum Mechanics을 수용하게 되면 우주가 어떻게 생성되었는지를 장담할 수 있는 가능성을 발견하게 되는데
이것이 최근 나의 연구 성과였습니다.
아인슈타인의 일반 상대성 이론은 거대한 별들이 자체들의 원자핵 연료nuclear fuel가 모두 소진될 때 스스로 붕괴된다고 예언했습니다.
그런데 나와 펜로우즈는 모든 별들이 무한한 밀도의 이상singularity에 도달할 때까지 계속 붕괴된다는 것을 증명했습니다.
이 이상은 시간의 종말을 의미하며, 이상의 중력적 필드gravitational field는 너무 강력해서 필드 주변에 있는 빛은 필드를 통과할 수 없고,
중력적 필드는 오히려 빛을 필드 속으로 끌어당기는데 빛은 필드 속에 갇혀 빠져나올 수 없으며,
이런 중력적 필드를 블랙 홀black hole이라고 부릅니다.
블랙 홀의 경계boundary를 사건한계event horizon라고 부릅니다.
어느 누구라도 어떤 물체라도 블랙 홀 속으로 빨려들어가면 이상에서 시간의 종말을 고하게 됩니다.
나는 1970년 나의 딸 루시Lucy가 태어나고 얼마 안 돼 하루는 침대에 누워서 블랙 홀에 관해 곰곰히 생각했습니다.
나는 팬로우즈와 더불어 이상들을 증명하기 위해 진전시켜온 수학 기술을 블랙 홀에 적용할 수 있다는 사실을 깨닫게 되었습니다.
특히 사건한계 필드 블랙 홀의 경계는 시간이 지나도 줄어들지 않는다는 것이었습니다.
그리고 두 개의 블랙 홀이 합쳐져서 하나의 블랙 홀로 구성될 때 그 합해진 홀의 한계 필드는 두 블랙 홀의 한계 필드들의 합한 것보다 더욱 강력해진다는 사실을 알게 되었으며
나는 그날 밤 너무 흥분한 나머지 잠을 이루지 못했습니다.
1970년부터 1974년까지 나는 주로 블랙 홀들에 관해 연구했습니다.
1974년에 나는 연구의 성과를 이루었는데 블랙 홀들은 온전히 검정색이 아니라는 것이며
그것들은 마치 뜨거운 물체들처럼 발광radiation과 미분자particle들을 발산한다는 것이었습니다.
1974년부터 나는 일반 상대성 이론과 양자역학을 혼용해 하나의 이론으로 발전시키기 시작했습니다.
나의 이론은 1983년 나로 하여금 시간과 공간은 유한하지만 그것들은 어떤 경계도 없다는 사실을 발표하게 했습니다.
시간과 공간은 지구의 표면과 같으나 두 차운two dimensions을 더 지니며 지구의 표면은 면적에 있어서는 유한하나 둥글기 때문에 어떤 경계도 지니지 않는 것과 같이 시간과 공간도 경계가 없다는 것이었습니다.
우주의 생성은 과학의 법칙들로 이해가 되어 나는 우주가 어떻게 시작되었는지를 알고 싶어하는 욕망을 성취했으나 아직도 왜 우주가 시작되었는지는 알지 못하고 있습니다.