스티븐호킹의 우주속으로

Into the Universe with Stephen Hawking

블랙홀은 질량 밀도가 높아 중력이 매우 커진 천체로, 빛조차 빠져나오지 못한다는 데서 수십 년 동안 ‘영원한 감옥’으로 불렸다. 알베르트 아인슈타인이 1916년 발표한 일반상대성이론에 따라 블랙홀은 수십 년 동안 ‘영원한 감옥’으로 불렸다. 블랙홀이라는 용어를 처음 사용한 미국의 물리학자 존 휠러는 블랙홀이 빨아들인 물체의 질량과 전하, 각운동량을 제외한 모든 특성을 파괴시킨다는 데서 “블랙홀은 흔적(hair)을 남기지 않는다”는 명언을 남기기도 했다. 어떤 물체가 블랙홀에 한번 빨려 들어가면 고유 특성에 관한 정보를 모두 잃게 되므로 사람인지 별인지 알 수 없게 된다는 것이다. 그러나 호킹 박사는 이 같은 ‘노-헤어(No-hair) 이론’을 일찌감치 부정했다. 지금으로부터 40년 전인 1976년 그는 블랙홀이 영원히 존재할 수 없다는 사실을 수식으로 증명해 보이며 “고전역학은 시간이 지남에 따라 블랙홀에서 물질이 거꾸로 새나가기 시작하다가 어느 순간에 이르러서는 빛과 입자들이 분수처럼 쏟아지면서 폭발할 수 있다는 사실을 간과하고 있다”고 지적했다. 2014년에는 ‘블랙홀에서의 정보 보존과 일기 예측’이라는 글을 발표하면서 “지구에서 날씨를 예측하는 것처럼 블랙홀에서도 어떤 과정으로 정보가 사라지는지 추적할 수 있는 흔적이 남아 있을 것”이라며 “양자역학적인 관점에서는 블랙홀에서 에너지나 정보가 원래대로 빠져나오는 것이 가능하다”고 주장했다. 스트로밍거 교수는 이렇게 물체의 정보가 사라지는 과정이 담긴 흔적을 ‘소프트 헤어(Soft Hair)’라고 정의했다.