블랙홀은 정말 아름답습니다

블랙홀이라는 개념은 미지의 세계를 탐험하는 즐거움과 잠재적인 위험에 대한 두려움이 결합되어 빠져나오기 어렵게 만드는 개념입니다. 마치 나이아가라 폭포의 절벽에 접근하는 것처럼 블랙홀 가장자리에 가까운 여행을 상상해 보세요. 우리 앞에 있는 급격하게 떨어지는 물의 거의 수직을 바라보는 것입니다. 위험은 매우 가까이 있지만 우리는 여전히 그 즐거움을 누릴 수 있습니다. 우리 앞에 아름다운 풍경이 있다는 것을 알기 때문에 담담하게, 튼튼한 울타리가 우리를 보호해 줍니다. 그래서 우리의 시야를 현실 세계 전체로 확장하면 우리는 안전하다는 것도 알 수 있습니다. 다행히도 지구에서 가장 가까운 블랙홀은 수백 광년 떨어져 있기 때문에 우리는 편안히 앉아 심장 박동 없이 간접적으로 경험할 수 있습니다. 이 어두운 천체가 가져다주는 신비한 흥분.

블랙홀은 모든 천체물리학자가 칵테일 파티에서 가장 많이 질문을 받는 대상이며, 한 가지 간단한 이유는 블랙홀이 이상하고 신비하다는 것입니다. 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 이론 물리학자이자 블랙홀 전문가인 Kip Thorne은 다음과 같이 썼습니다. 실제 우주에서."

텍사스 대학교 천체 물리학자 J. Craig Wheeler는 블랙홀을 문화적 이미지라고 부르기도 합니다. "거의 모든 사람이 블랙홀의 상징적 의미, 즉 모든 것을 집어삼키는 괴물을 알고 있습니다. 피 묻은 입으로 그 무엇도 그 손아귀에서 벗어날 수 없다."

옛날에는 '외계인'에 대한 사람들의 인식처럼 '블랙홀'이라는 개념도 한때는 터무니없고 순전히 기괴했다. 가계 이름입니다. 물리학자들이 그 개념을 받아들이는 데만 수십 년이 걸렸습니다. 가장 좋아하는 격언이 있듯이, 모든 진실은 세 단계를 거쳐 성장합니다. 첫째, 무자비하게 조롱당하고, 그다음 격렬한 반대를 견디고, 마지막으로 당연한 것으로 받아들여집니다. 블랙홀 이론의 발전은 의도치 않게 이 모토에 대한 최선의 해석이 되었습니다.

사실 아인슈타인의 이론은 생각만으로 중력 모델을 구축할 수 있었지만, 실제 실험 측정은 그보다 훨씬 뒤처졌습니다. 천문학자들이 첨단 기술을 사용하여 우주에서 놀라운 새로운 발견을 하기 전까지는 말이죠. 과학자들은 다시 한번 아인슈타인의 중력 이론을 더욱 주의 깊게 살펴보고 있습니다. 관측자들은 1963년에 처음으로 퀘이사를 발견했습니다. 멀리 떨어져 있는 젊은 은하의 중심에서 퀘이사는 태양 방사선의 수조 배에 해당하는 에너지를 방출합니다. 퀘이사는 지구에서 매우 멀리 떨어져 있었지만 4년 후 우주에서 훨씬 더 가까워지면서 관찰자들은 간헐적으로 무선 신호음을 방출하는 빠르게 회전하는 별인 최초의 펄서를 발견했습니다. 동시에 위성에 탑재된 탐지기는 우주에서 나오는 강력한 X선과 γ선 흐름을 다양한 각도에서 감지했습니다. 이 모든 새롭고 눈부신 신호는 중성자별이나 블랙홀과 같은 붕괴하는 별의 파괴적인 중력과 어지러운 회전이 그들을 비교할 수 없는 우주 엔진으로 만든다는 것을 암시합니다. 새로운 천체에 대한 모니터링이 계속되면서, 한때 침묵하던 우주가 그 생생한 모습을 인간에게 드러냈다. 이것이 바로 아인슈타인의 우주인 듯하다. 상대성이론에 비추어 보면 에너지원은 곳곳에 존재한다.

천체 물리학자들은 특히 일반 상대성 이론을 블랙홀 연구에 적용할 때 마침내 일반 상대성 이론의 더 깊은 아름다움을 발견하고 감상하고 있습니다. 1983년 노벨 물리학상을 수상한 수브라마니안 찬드라세카르는 "그(블랙홀)는 우주에 존재하는 가장 완벽한 거시적 물체"라고 말했다. 그리고 우아함. "아름다움은 진실의 광채입니다." 찬드라세카르는 노벨상 수상 연설에서 이렇게 말했습니다.

일반상대성이론에 관한 연구는 한때 침체기였지만 지금은 호황을 누리고 있다. 일반 상대성 이론은 이론과 실제 모두에서 빛을 발합니다. 블랙홀은 더 이상 터무니없는 괴물이 아니라 우주의 필수 구성요소입니다. 완전히 발달한 모든 은하의 중심에는 초대질량 블랙홀이 있는 것으로 보이며, 은하계의 운명이 그들의 손에 달려 있을 가능성이 높습니다. 현대 망원경은 우리 은하 중심에 있는 거대한 블랙홀에 훨씬 더 가까이 다가가게 해 주었고, 우리는 곧 그것을 엿볼 수 있게 될 것입니다. 동시에, 우주에서 서로 다른 블랙홀이 충돌할 때 시공간적으로 낮은 울림을 내는 중력파를 감지하기 위해 새롭게 설계되고 정교한 장비를 갖춘 관측소가 대기하고 있습니다.

미국물리학회 전 회장인 존 아치볼드 휠러(John Archibald Wheeler)는 자서전에서 다음과 같이 썼습니다. "우주가 얼마나 이상한지 깨달을 때, 우리는 그것이 얼마나 단순한지 처음으로 이해하게 될 것입니다." 1880년대 블랙홀에 대한 초기 추측을 시작으로 20세기 후반에 블랙홀의 존재를 확인하는 대량의 관측 증거가 등장하기까지 인류가 블랙홀의 개념을 정립하는 데는 200년 이상이 걸렸습니다. 이 기간 동안 우주에 그러한 이상한 물체가 존재한다는 생각은 무자비하게 무시되거나 맹렬하게 비판되었습니다. 과학계가 마침내 블랙홀의 존재를 인정하게 된 것은 블랙홀 연구자들의 끈기와 끈기 덕분이었습니다.

이제 물리학계가 한때 그토록 완고했고 블랙홀 개념을 받아들이기를 거부했다는 사실이 의아해 보입니다. 블랙홀 이론의 전제는 실제로 매우 간단합니다. 블랙홀은 놀라운 질량을 갖고 있으며 회전하고 있습니다. 어떤 면에서는 전자나 쿼크와 같은 기본 물질과 구별할 수 없습니다. 그러나 물리학자들이 저항하는 것은 블랙홀의 궁극적인 특성, 즉 모든 물질이 한 지점에 축적되는 것일 수 있습니다. 물리학자들은 별이 이렇게 되었다는 사실을 받아들일 수 없었습니다. 분명히 그 이유는 자연과학보다는 철학에서 더 많이 나옵니다. 자연은 그렇게 미친 것이 아니며 그렇게 될 수도 없다는 뿌리 깊은 믿음이 있습니다. 다행스럽게도 지난 반세기 동안 비록 극소수에 불과하지만 여전히 흐름을 거스르며 블랙홀 이론이 옳든 그르든 상관없이 블랙홀 연구를 추진하기 위해 최선을 다한 물리학자들이 있었습니다. 다른 사람들에게는 미친 것 같습니다.

이 기사는 Hunan Science and Technology Press의 "A Brief History of Black Holes"에서 발췌한 것입니다. 저자: Marcia Barchusha