호킹의 블랙 홀black hole
호킹이 쓴 자서전을 연재하다 보니 그가 블랙 홀에 관해 자세히 언급하지 않았으므로 도움이 될 만한 사람을 위해 잠시 설명을 붙이려고 한다.
아인슈타인하면 일반 그리고 특수 상대성 이론을 머리에 떠올리듯이 호킹하면 블랙 홀을 머리에 떠올릴 수 있는데 그가 유명해지고 노벨상을 수상한 것도 바로 이 이론 때문이다.
자서전은 그가 1988년에 쓴 것이다.
그는 자선적 글에서 빛이 블랙 홀에 갖히게 되면 빠져나오지 못한다고 했지만 나중에 빛이 홀을 빠져나올 수 있다고 정정했으므로 블랙 홀에 관해 언급해두어야 할 필요가 있어 잠시 서술하려고 한다.
물리학 전공자가 아니라서 나의 설명이 부족하면 누군가가 덧붙여주기를 바란다.
호킹에 의하면 우주의 나이는 150억 년 정도 되고 현재 타원형이 되었다.
우주는 최초의 Big Bang 굉음과 함께 거대한 먼지덩어리들의 충돌로 그 파편이 별이 되었는데 우주에는 150억 개의 별이 있다.
모든 운동이 원인이 있어야 생기는 것이며 모든 운동에는 끝이 있기 때문에 최초의 충돌에 의해 생겨난 운동은 그때보다는 미약하지만 지금도 진행되고 있기 때문에 논리적으로라도 우주가 팽창한다고 말할 수밖에 없다.
지구는 45억 년 된 중년의 나이에 접어든 별이고 우주에는 지구보다 젊은 별도 많지만 늙은 별도 많다.
별이 늙어 쇠약해지면 지니고 있는 모든 연료를 태우면서 죽어가는데 마지막으로 화염을 일으키며 스스로를 태워버린다.
지구도 몇십 억 년 후에는 그렇게 되겠지만 ...
여하튼 별이 자체의 남은 연료로 스스로를 태울 때 호킹의 말에 의하면 후지산만한 크기가 콩알만한 크기로 작아지듯 그런 비율로 작아진다고 한다.
그는 우주에 약 1억 개의 죽은 별이 있는 것으로 추정한다.
지구보다 훨씬 작은 별의 경우 죽은 후 하얗게 보이는데 이를 '하얀 난쟁이'라 하고 지구 혹은 그 이상 커다란 별이 죽게 되면 검정색으로 보이는데 이를 블랙 홀이라고 한다.
지금도 천문학자들이 블랙 홀이 생기는 현상을 천체망원경으로 관측하는데 별이 갑자기 화염에 휩싸이다가 사라지는 경우 이를 블랙 홀 혹은 별이 죽어간 것으로 보는 것이다.
물론 오늘 그런 현상을 관측했다고 해서 그 별이 지금 죽은 것은 아니다.
빛이 1초에 18만 6천 마일의 속도로 우리의 시야를 향해 다가오더라도 몇 십 혹은 몇 백 광년 떨어진 별이 화염에 휩싸였다면 그 별이 몇 십 혹은 몇 백 년 전에 죽어가는 것을 현재 우리가 본 것이라고 할 수 있다.
우주여행을 할 때 우리는 블랙 홀을 조심해야 하는데 블랙 홀을 바다를 항해할 때 우리가 만나는 소용돌이 물살에 비할 수 있다.
물론 그 위력은 소용돌이 물살에 비할 수 없을 정도로 대단한데 그 근처에 갔다가는 사라져버리기 때문이다.
왜 그런 현상이 생길까?
별은 주변의 것들을 중심으로 끌어당기는 힘을 지니고 있다.
우리가 돌을 공중으로 던지면 땅으로 떨어지듯이 돌을 지구가 중심으로 잡아당기기 때문이다.
뉴턴이 이를 만류인력이라고 명명했다.
블랙 홀은 크기만 작아졌지 잡아당기는 힘은 오히려 반비례해서 늘어났기 때문에 주변의 것들을 흡입하는 것이다.
우리가 우주선을 타고 블랙 홀 근처를 지나간다고 가정한다면 우주선은 블랙 홀 속으로 빨려들어가 분해되어 사라지게 되는데 호킹의 말에 의하면 끝이 없는 바닥으로 떨어지는 것이다.
호킹은 처음에는 빛도 블랙 홀 속으로 빨려들어가면 갖혀서 빠져나오지 못한다고 했다.
그러나 나중에 수정된 그의 이론에 의하면 빛이 블랙 홀 가장자리에서 천천히 밖으로 나오게 된다고 했다.
그럴 경우 우리의 우주선은 어떻게 될까?
우리의 몸과 우주선은 기본 원소들로 분해되어 갖혀 있다가 만약 광자를 타고 빠져나올 수 있다면 우주의 어디엔가로 날아가게 된다.
이를 비유로 말하면 어디로가는지 모르는 비행기를 탄 것과 같을 것이다.
호킹은 블랙 홀끼리 합쳐지기도 한다고 했는데 원통형의 블랙 홀이 합쳐지면 위는 두 개의 원통이고 아래는 합쳐져 하나의 원통 모양이 된다.
합쳐진 블랙 홀의 위력이 더욱 더 강력한 것은 두말 할 나위 없다.
마지막으로 블랙 홀은 아주 검정색은 아니고 거무틱틱한 색이다.
Big Bang 이론은 물리학계에서 거의 받아들여진 이론이다.
이 이론은 아리스토텔레스의 부동의 동자Unmoved Mover에 해당한다.
당구테이블에서 누군가가 최초로 당구알을 세게 때리면 그 당구알이 다른 당구알을 맞히고 다른 당구알이 또 다른 당구알을 치면서 운동이 연속적으로 일어나는 것이다.
하지만 이런 운동은 영원할 수 없고 언젠가는 중지된다.
은하가 지구로부터 멀어지는 데서 우리는 우주가 팽창한다는 사실을 추론할 수 있다.
그러나 팽창의 힘은 태초의 운동에 비하면 매우 약해진 것이다.
이를 비유로 설명하면 우리가 신라 시대의 기와를 발견했다고 하자.
그 기와는 신라 시대의 것이지만 그것이 제작된 그 시대의 것보다는 매우 약해진 상태로 있을 것이다.
이와 같이
운동도 처음보다는 약해지는 것이다.