곽재식 "블랙홀의 특이점, 블랙홀 연구자들에게 제일 골치 아픈 문제" (철파엠)

10일(화) 방송된 SBS 파워FM '김영철의 파워FM'에서는 SF소설 쓰는 과학자 곽재식이 '과학편의점' 코너에서 청취자들의 호기심을 해결하고 재밌는 과학 이야기를 전했다.

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이날 곽재식은 1월 '블랙홀' 테마로 블랙홀의 특이점에 대해 소개했다.

곽재식은 먼저 블랙홀의 모습에 대해 "블랙홀의 중심 자체는 말 그대로 아무것도 안 보이는 검은 구멍의 공간일 뿐이다. 예를 들어 욕조에서 물이 빠지는 것은 지구가 중력으로 빨아들이기 때문이다. 블랙홀이 중력으로 물체를 빨아들이는 것도 비슷한 현상이다. 욕조에서 물이 빠질 때 소용돌이치면서 특이한 모양이 나타나는데 그 비슷한 현상이 블랙홀 주변에서도 일어나기 마련이라서 이렇게 생기는 소용돌이를 강착원반이라고 한다"라고 설명했다.

이어 곽재식은 "그 소용돌이 가운데, 사건의 지평선을 넘어서 영원히 블랙홀로 빨려들어가기 전에 서로 밀치다가 튕겨나오는 물줄기 같은 게 생기는데 이것을 블랙홀의 제트라고 한다. 이때 제트로 튕겨나오는 물질의 속도가 총알 속도의 5~6만배다. 어마어마한 속도로 우주 저편을 향해서 블랙홀이 뭔가를 내뿜기도 하는 것이다. 요약하면, 블랙홀은 아무것도 안 보이는 검은 것인데 그 주변에 강착원반이라는 고리가 생길 수 있고 중앙에서 바깥으로 내뿜는 한 줄기 제트도 있다 라고 보시면 된다"라고 전했다.

곽재식은 블랙홀의 특이점에 대해 "블랙홀을 연구하는 과학자들에게 제일 골치 아픈 문제다"라며 "블랙홀이 일으키는 이런 현상은 따지고 보면 중력이 강하기 때문에 발생한다. 그 중력에 대해 계산을 잘 해봐야 한다. 중력을 계산하는 우리가 알고 있는 가장 정확한 방식은 일반상대성이론이다. 그런데 일반상대성이론으로 블랙홀을 계산하다 보면 특이점을 만나게 된다"라고 말했다.

"예를 들어 6을 3으로 나누면? 2다. 그런데 6을 0으로 나누면? 숫자로 뭐라고 딱 말할 수가 없게 된다"라며 곽재식은 "이렇게 6을 0으로 나누는 것과 같은 현상이 발생하는 순간을 수학에서 특이점이라고 하는데 일반상대성이론으로 중력이 얼마나 되느냐, 어떻게 나타나느냐를 계산하다가 블랙홀에 대해 계산하면 이 특이점이 블랙홀 중심에서 항상 나타나게 된다. 계산을 제대로 할 방법이 마땅치 않아 최고의 과학자들이 중력 계산에 뛰어들고 있는 것이고 이것 때문에 블랙홀에서 무슨 일이 일어나는지 알아내기가 어렵다 라는 말이 있는 것이다"라고 설명했다.

이후 DJ 김영철이 "블랙홀이 양자이론과 상대성이론을 푸는 열쇠가 될 수 있다고 하더라"라고 말하자 곽재식은 먼저 양자이론에 대해 "보통 한 물체가 동시에 두 군데에 있을 수 없다는 게 상식이다. 그런데 아주 작은 물체에 대해서 따질 때는 아주 가끔씩은 물체가 동시에 두 군데에 있을 수도 있다고 치고 계산해야지 실제 상황에 잘 맞다 라는 게 바로 양자이론이다. 지금 모든 과학분야에서 이 이론을 적용시켜서 계산해야지 더 정밀하다 라는 것이 밝혀졌기 때문에 지금은 과학의 모든 분야에 잘 맞는 과학의 근본이론으로 받아들여지고 있다"라고 소개했다.

이어 곽재식은 "그런데 중력에 관한 현상을 계산할 때는 이 양자이론을 적용해서 계산할 수 있는 방법이 현재까지 개발되지 못했다. 블랙홀 같은 경우, 굉장히 강력한 중력을 가지고 있는 물체이지만 아주 작은 크기로 물체가 응축되어 있어서 중앙의 한 점에서만 특이점이 나타나고 있기 때문에 중력이 굉장히 강하면서도 동시에 한 물체가 두 군데에 있을 수 있다는 양자이론의 현상까지도 드러내는 물체가 될 수 있다"라고 전하고 "블랙홀에 대해 정확하게 계산하는 방법을 개발하면 중력을 양자이론을 적용해서 풀이하는 방법을 개발할 수 있을 것이다 하고 아인슈타인 살아생전부터 사람들이 도전해왔는데 100년이 지난 후에도 해결이 안 되고 있다. 과학계의 가장 큰 과제 중 하나다. 블랙홀을 연구하다가 어떤 실마리가 나올 수 있지 않을까 싶어서 블랙홀이 주목을 받고 있는 것이다"라고 덧붙였다.

'김영철의 파워FM'은 매일 오전 7시부터 9시까지 SBS 파워FM에서 방송되며, PC 및 스마트폰 애플리케이션 'SBS 고릴라'를 통해서도 들을 수 있다.

iMBC 이연실 | 화면캡쳐 보이는라디오