스티븐 호킹이 말한 실현되지 않은 3가지 예측(다중 우주, 블랙홀)

영국 출신의 과학자인 스티븐 호킹이 얘기한 것 중 아직 실현되지 않는 것이다. 그가 이야기하면 실제 이루어져야 하는 것인가? 알다시피 스티븐 호킹은 영국의 유명한 천재 물리학자이며, 케임브리지 대학교의 석좌교수를 역임했다. 전문 영역은 우주론과 천체물리학이다. 베스트셀러 '시간의 역사'라는 책을 집필했다.

 

호킹은 루게릭병으로 고생했다. 그럼에도 불구하고 유쾌한 분이셨다. 일례로 강연 도중 자신의 음성합성기의 음원 제공자가 미국인인 MIT 물리학 교수의 목소리라는 것이다. 그래서 자신의 고급스러운 영국식 발음이 나오지 않아 유감스럽다는 애드립을 해서 수강자들을 웃음바다로 만든 적도 있다고 한다.

 

아무튼 호킹이 말한 실현되지 않은 예측들을 살펴 보자!

 

 

 

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1. 다중 우주

 

스티븐 호킹이 가장 마지막에 했던 고민은 다중 우주론이다. 즉, 우리의 우주는 수 없이 존재하는 우주 중에서 하나의 우주일 뿐이라는 것이다.  그리고 스티븐 호킹은 굉장히 많은 우주가 존재할 수 있다는 아이디어에 만족하지 않았다. 그는 2018년 출판된 자신의 마지막 논문에서 다중 우주를 해석하려고 노력을 했다.

 

 

「우주의 시작: 빅뱅」
정말 이것은 한 번만 있었던 것인가?
점 하나에서 빅뱅이 발생했다면 그 점이 우리에게만 있었던 것인가?
우주의 끝에는 무엇이 있는가?

 

 

즉, 다중 우주의 개념을 우리가 실제로 테스트하고 연구할 수 있게 수학적 틀을 제공하면서 만들려고 노력했다. 하지만 우리는 이러한 호킹의 생각이 옳은지에 대해서 전혀 알 수 없다. 그리고 과학자들은 그의 아이디어를 이용해 다중 우주를 테스트할 방법이 현재는 없기 때문이다.

 

 

 

2. 원시 블랙홀

 

무거운 별이 자체 중력에 의해서 붕괴되면서 만들어지는 것이 블랙홀이다. 그러나 일부 블랙홀들은 빅뱅 직후인 극 초기의 우주에서 자발적으로 만들어졌을 가능성이 있다. 이러한 블랙홀을 가리켜 원시 블랙홀이라고 한다. 스티븐 호킹은 이러한 원시 블랙홀을 심층적으로 연구했던 최초의 과학자이다.

 

스티븐 호킹은 작고 가벼운 원시 블랙홀들은 증발되어 사라졌을 수 있지만, 어떠한 원시 블랙홀들은 지금도 우주에 남아 있을 수 있다고 제안했다. 그리고 과학자들이 탐구하고 있는 암흑 물질이 사실 원시 블랙홀로 이루어져 있을 가능성이 있다고 제안했다.

 

이러한 스티븐 호킹의 생각은 그럴듯해 보이지만, 최근의 연구 결과들은 가능성이 매우 낮다는 것을 보여준다. 최근의 과학자들은 원시 블랙홀을 찾기 위해 안드로메다 은하에서 마이크로렌즈 현상을 탐색했다. 하지만 안드로메다 은하에서 발견된 마이크로렌즈 현상은 단 한 건만 관측이 되었다.

 

 

「마이크로렌즈 현상」
아인슈타인이 일반 상대성 이론의 결과로 예측한 것으로 배경 별빛이 다른 별이나 행성의 중력장을 지나면서 굴절돼 마치 렌즈를 통과해 오는 것처럼 일시적으로 더 밝고, 확대돼 보이는 것

 

 

정말 암흑 물질이 원시 블랙홀로 이루어져 있다면, 이곳에서 훨씬 더 많은 마이크로렌즈 현상이 관측되었을 것이다. 물론 그렇다고 해서 호킹의 생각이 완전히 틀렸다고 하기에는 이르다. 그 가능성은 높지 않다고 해야 할 것이다. 

 

 

 

3. 블랙홀 정보 역설

 

과학자들은 물질의 형태는 사라질 수 있어도 물질의 정보는 절대로 사라지지 않는다고 생각했다. 심지어 물질이 블랙홀로 빨려 들어가 형태가 사라지더라도 물질의 정보는 그 안에서 어떠한 형태로든 존재할 것이라고 생각했다. 

 

하지만 스티븐 호킹은 블랙홀이 호킹복사에 의해 우주에서 완전히 사라질 수 있다는 것을 증명했다. 그리고 블랙홀 안에 있던 정보도 완전히 사라지게 된다고 했다. 당시 호킹의 발표를 들은 과학자들은 큰 충격에 빠졌다.

 

 

「호킹 복사」
양자 중력 이론 중 하나이며 블랙홀이 방출하는 열복사선이다.

 

 

과학자들의 입장에서 정보는 절대로 사라질 수가 없는데, 블랙홀과 정보를 지워버리는 호킹 복사가 증명이 되었으니 정말 충격을 받지 않을 수가 없었을 것이다. 이러한 문제를 가리켜 블랙홀의 정보 역설이라고 한다. 이 문제는 과학계에서 오랫동안 논란이 되어 왔다.

 

결국 스티븐 호킹은 2016년에 정보는 사라진다는 기존의 자신의 생각을 바꾸게 된다. 

 

블랙홀 안에 있는 정보는 사라지지 않고 사건의 지평선 주변에 있는 광자에 의해 기록될 수 있다고 말했다. 그리고 이러한 광자들을 가리켜 '부드러운 머리카락'이라고 불렀다.

 

이러한 호킹의 생각은 여전히 입증되지 못하고 있으며, 과학적으로 입증할 수 있는지의 여부도 확실하지 않다.