블랙홀 우주의 무덤인가 , 새로운 차원의 세계를 여는 문인가 ?

1. 인문학담론@2005.3.18 블랙홀 우주의 무덤인가, 새로운 차원의 세계를 여는 문인가? 이창환 @physics.

2. 상대성 이론 ? • 대칭성의 아름다움 A가 보는 물리 법칙과 B가 보는 물리 법칙이 언제나 같은 방정식으로 기술되어야 한다. 빛의 속도는 어디에서는 같다.

3. 4차원 시공간 질문) 시간을 어떻게 인식하나 ? 빛의 속도 = 30만 km/초 걸린시간 = 왕복거리 / 빛의 속도

4. Q) 천장에서 나온 빛이 바닥에 도달하는 데 걸리는 시간은 ? L H 기차안(A): tA = H / c 바깥사람(B): tB = L / c 동일한 사건이 계에 따라 걸린 시간이 달라짐 기차가 움직이던지, 지구가 움직이던지 물리법칙은 같다. 절대적인 시간은 없다.

5. 왼쪽으로 나는 우주선에서 오른쪽으로 나는 우주선을 보면 어떻게 보일까? 30만 km/초 27만 km/초 24만 km/초 빛의 속도는 언제나 일정하다 !빛보다 빠르게 움직이는 물체는 없다.

6. 특수 상대성 이론 • 빛의 속도는 언제나 일정하다 ! 공간의 수축과 시간의 지연 4차원 시공간에 존재하는 대칭성의 아름다움

7. 일반 상대성 이론 가속하는 우주선 A B 지구 상자 안의 사람은 중력에 의한 힘과 가속도에 의한 힘을 구분할 수 없다. 중력(물질)에 의한 물리법칙과 가속도(운동에너지)에 의한 물리법칙을 구분할 수 없다. E = mc2 4차원 시공간과 물질을 통합하는 대칭성

8. E = mc2 질량  중력 (만유인력) 대칭성 빛도 에너지를 가지고 있음  중력 중력에 의해 빛이 휘게 됨

9. 절대적 기준인 빛이 휨  시공간의 성질이 변함 A B 물질 빛은 최단 거리로 이동한다. 빛의 속도가 일정하므로 AB사이를 빛이 왕복하는데 걸리는 시간이 늘어남. AB 사이의 거리가 늘어남  휘어진 시공간

10. 일반 상대성 이론 공간 + 시간 + 물질

11. 1919년 개기 일식 중력에 의해 빛의 경로가 휘는 현상 관측으로 일반 상대성 이론 검증 받음.

12. 중력렌즈: 중력에 의해 빛이 휘는 현상 관측

13. 빛의 휘는 정도는 물질의 질량에 비례함 A B 블랙홀: 빛도 빠져 나오지 못하는 물체

14. 이론적 블랙홀 ? 아인쉬타인의 일반상대론 태양: 반경 3 km 지구: 반경 9 mm 빛조차 못 빠져나감!

15. 블랙홀의 존재는 ? X-선 망원경 전파 망원경 은하 중심의 거대 블랙홀 확인 (태양의 백만배 질량) 태양의 수배 질량을 가진 블랙홀 수십 개 확인

16. Center of a galaxy (M87) Jet=100000 light year

17. 은하 내부의 작은 블랙홀 (태양의 7배 질량) 은하수 XTE J1118+480

18. (GRO J1655-40) 엑스선 및 광학 망원경 관측 태양 같은 별의 공전 주기가 12시간 –수일

19. 15개의 블랙홀 쌍성 확인 우리은하에 3000여개 이상의 블랙홀 활동중

20. 과학자들은 블랙홀에 대해 얼마나 알고 있나? 믿거나 말거나 우리 은하를 포함한 대부분의 은하중심에서 거대 블랙홀 발견됨. 우리은하에서 태양의 수배 질량을 가진 10여 개의 블랙홀 쌍성 확인. 블랙홀 쌍성에서 극초신성 폭발의 증거 발견 빅뱅 이후에 가장 강력한 폭발이 블랙홀에 의해 일어남.

21. 블랙홀과 정보 패러독스 4차원 시공간의 대칭성에 의해 예측된 블랙홀은 더 이상 가상의 존재가 아님 블랙홀에서 일어나는 일은 언젠가 우리에게 현실로 다가올 수도 있음. “상상력을 통한 존재의 상승은 실제적이다” 예술과 연금술

22. 2004년 호킹은 자신의 이론인 호킹 복사가 틀렸음을 인정하고, 야구 백과 사전을 걸고 내기를 했던 칼텍의 프리스킬 교수에게 크리켓 백과 사전 선물 4차원 미시 세계를 기술하는 양자역학과 4차원 거시세계를 기술하는 상대론의 모순 ? 사라진 대칭성은 어디에 ?

23. 블랙홀은 과연 검은가? 호킹복사: 상대론과 양자역학의 만남

24. “있다”와 “없다”의 차이는 ? 있다 없다

25. 입자 = 양자장의 변화 입자 파도 바다 반입자 바다에서 파도가 생성.소멸되듯이 입자(=장의변화)들도 진공에서 생성.소멸된다. 단, 입자들은 덩어리(양자)로 만들어 진다

26. 진공: 아무것도 없다  바다 위에 아무것도 없다

27. 블랙홀 주위의 진공에서는 어떤 일이 일어날까? 강한중력차이 빛 방출 + 블랙홀질량(에너지) 감소

28. 호킹복사

29. 블랙홀 온도 10-7 (M태양/M) Kelvin 지구: 반경 1cm, 0.01 Kelvin 달의 1/10: 반경 0.001 cm, 10 Kelvin 원자크기의 블랙홀: 백만 Kelvin !

30. 증발시간: 1062 (M/M태양)3년 우주의 나이: 1010년 지구 : 6*1027 g 태양: 2*1033 g 1016 g 블랙홀: 우주의 나이 안에 증발

31. 블랙홀의 최후는 ? 블랙홀은 호킹복사로 질량을 잃어버리고 최후의 순간에 증발해서 사라져 버린다.

32. 블랙홀과 정보역설 호킹복사는 특정한 정보를 가질 수 없다 ! 호킹복사는 무작위로 일어나므로 블랙홀이 호킹 복사에 의해 사라지면 블랙홀로 빨려들어간 물질이 가지고 있던 정보는 어디로 간 것일까?

33. 블랙홀과 정보역설 정보 보존에는 에너지가 필요하므로, 정보가 사라지면, 에너지도 사라진다.그렇다면, 우리 우주에서 에너지는 더 이상 보존되지 않는가 ? 우리는 구멍 난 우주에 살고 있나 ?

34. 정보복원불가 블랙홀 혜성충돌 정보복원가능

35. 호킹복사는 맞나 틀리나 ? 맞다:블랙홀이 우리우주에 존재하는 확률이 작으므로 블랙홀에서는 정보가 사라질 수 있다. “블랙홀 내부(우리우주의 한구석)에서 에너지가 보존되지 않는다”해도 우리에게 미치는 영향은 거의 없다. 틀리다:우리우주에서 에너지는 보존되어야만 한다. 잘모르겠다:우리가 잘 모르는 무엇이 있다. 아직 해결되지 않은 문제 : 블랙홀 패러독스

36. 사라진 정보는 어디에 ? 우리와는 무관한 정보가 되어버림 웜홀을 통하여 다른 우주로 전달. 블랙홀이 호킹복사를 끝까지 하지 않고, “블랙홀잔재물”이 만들어지면 정지함. 정보는 이 잔재물에 저장되어 있음. 4차원 시공간이 아닌 다른 차원에 정보가 저장됨. …… 우주는 잔재물로 꽉 차게됨 새로운 차원의 세계 ?

37. 초끈 이론과 블랙홀 정보보존 추측: 호킹이 자신의 이론을 수정한 계기 중력이 보는 차원과 빛이 보는 차원이 다르다면 ? 5차원 중력이론에서는 블랙홀에서 정보 소실의 문제 없이 양자역학적 에너지 보존이 성립. 우리가 빛으로 인식하는 4차원 세계는5차원 세계의 중력이론의 결과

38. 홀로그래피

39. 3차원 세계의 정보를 2차원 평면에 저장 홀로그래피: 홀로그램제작원리 빛1+무늬 = 빛2효과 빛1+빛2=무늬 2차원 간섭무늬를 알고 3차원 빛의 이론을 적용하면, 3차원 공간을 알 수 있다.

40. 디지털 사진: 2차원 정보01110001110101… (컴퓨터가 보는 세상) Hologram 2차원에 3차원 영상 기록 인간의 3차원 공간 인식 체계 눈으로 들어오는 모든 빛은 2차원 (평면). 뇌에서 두 눈에서 오는 2차원 정보를 재 해석하여 3차원 공간으로 인식함.

41. 인간의 3차원 공간 인식 체계 2차원에서 이해하기 힘든 사진을 3차원을 가정하면 모든 모순이 사라진다. 2차원 사진속에서 3차원 공간의 실체를 본다. 5차원 시공간의 세계 4차원에서 이해하기 힘든 현상(블랙홀..)을 5차원을 가정하면 모든 모순이 사라진다. 5번째 차원의 실체를 볼 수 있을까? 초기우주? 블랙홀? 거대가속기? 초기 우주에서 형성된 중력파 ?

42. 5차원중력 빛이보는 4차원세계 빛으로 본 4차원 세계에 5차원 중력이론을 적용하면, 5차원 세계의 구조가 보인다. 단, 4차원 세계에서 빛으로 볼 수 있을 만큼 간섭무늬가 커야함.

43. 단, 4차원 세계에서 빛으로 볼 수 있을 만큼 간섭무늬가 커야함. 어디에서 ? 초끈: 1.6 x 10-33 cm + 아주 빠른 진동 (인식불가능) 블랙홀에서는 시간지연: 블랙홀 사건의 지평선에서는 길이가 늘어나고 진동이 아주 느려지므로 초끈의 실체를 볼 수 있다. 블랙홀 사건의 지평선에서 새로운 차원의 실체를 볼 수 있음.

44. 새로운 차원의 물리 빅뱅의 상태 실험실 구현 거대가속기 (TeV 에너지) 2006년 가동

45. 결론 “시간+공간+물질”을 통합하는 대칭성에 의해 예측된 블랙홀은 더 이상 가상의 존재가 아님. 4차원 미시 세계를 기술하는 양자역학과 4차원 거시 세계를 기술하는 상대론에 의해 블랙홀에서 정보가 사라지는 모순 발견.  블랙홀에서 4차원 세계의 대칭성이 깨어짐 ! 사라진 대칭성은 어디에 ? 새로운 차원에 존재하는 대칭성을 찾아서. “상상력을 통한 존재의 상승은 실제적이다” 예술과 연금술