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우주의 신비

시간여행 가능할까? 블랙홀이 시공간을 만든다?(2)

우리가 사는 이 시공간은, 블랙홀이 방출하는 열의 개별 입자라고? 이거 원~ 난감하네~! [모든 순간의 물리학 (저서: 카를로 로벨리)] 이라는 너무나 신비로운(?) 물리학 책을 읽고 재미있는 부분만 정리해봤습니다^^ 대체 블랙홀은 어떤 괴물인가??????  

1. 시간과 열은 밀접한 관계가 있다.

2. 시간의 흐름은 물리적 현상이다. 열역학이나 통계학으로, 시간의 흐름을 실체적으로 구현할 수 있다.

3. 과거와 미래의 차이는 열이 있을 때만 발생한다. 기본적으로 열이 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동할 때, 과거와 미래가 구분되어진다. (시간의 흐름이 열의 이동과 관련 있다고?)

4. 아인슈타인은 일반상대성이론에서, 중력장(중력이 미치는 범위)은 공간 속에서 확산되는 것이 아니라 중력장 자체가 시공간(시간+공간)임을 밝힘. 즉 시공간도 물질과 다를 바 없다. 시공간도 파도처럼 물결을 이루기도, 휘기도 하고 굴절하기도 하고 왜곡되기도 하는 실체를 가진 물질이다!


 

5. 열이 내부로 확산될 때 중력장이 발생한다. 중력장은 그 자체가 시공간이므로, 열이 중력장에 확산되면 시공간(공간과 시간) 자체가 진동한다. 하지만 아직 시공간이, 열에 의해 진동하는지에 대한 공식이 없어 제대로 설명할 수 없다.

6. 스티븐호킹은 양자역학을 이용해 블랙홀이 항상 뜨거운 상태라는 것을 증명했다. 블랙홀은 마치 난로처럼 열을 방출한다.

7. 블랙홀은 내부 중력의 힘이 엄청나 빛조차도 빠져나올수 없는 별이다. 이렇게 블랙홀이 가진 엄청난 중력과, 블랙홀이 방출시키는 열이, 양자효과를 발생시키고 있다.

8. 이 블랙홀들의 열이, 개별적인 공간 양자이자 공간의 기본 입자. 즉, 진동을 하면서 블랙홀 표면을 뜨겁게 만들어 블랙홀에 열을 발생시키는 '분자'인 것이다!


열의 이동에 대해!

뜨거운 물질에서는 대체 어떤 일이 일어날까? 원자들이 매우 빨리 움직이며, 원자와 원자 사이에 연결된 분자들이 무리를 형성해 진동하고 튕기며 달리는 등 빠른 속도로 계속 움직입니다. 반면 차가운 물질에서는 원자 혹은 분자들이 천천히 움직입니다.

그리고 열은 언제나 뜨거운 것에서 차가운 것으로 이동합니다. 따뜻한 욕조에 몸을 담으면 따뜻해지지만 추운 날씨에 옷을 제대로 입지 않으면 몸에서 열이 빠져나가 추워집니다. 그렇다면 열은 왜 뜨거운 쪽에서 차가운 쪽으로만 이동할까요?

오스트리아의 물리학자 루트비히 볼츠만에 따르면, 그저 확률적으로 그럴 가능성이 많기 때문이라고 설명합니다. 즉, 뜨거운 물질은 원자 활동이 활발해 차가운 원자에 부딪히며 에너지를 전달할 확률이 많기 때문이라는데요, (이렇게 확률이 물리학이 만나면 통계물리학, 통계역학이 됨)