윤하의 '사건의 지평선'과 물리학

 

🌷 2022년 가수 윤하의 6집 앨범의 타이틀 곡인 '사건의 지평선'은 윤하가 대학 축제 때 부르면서 별도의 홍보 없이 음원차트 올킬과  SBS인기가요, KBS뮤직뱅크에서 1위를 달성한 역주행 곡입니다.

'사건의 지평선'이라는 말이 조금은 생소할 수 있지만 과학에 조금 관심이 있는 분이라면 한 번쯤 들어보셨을 거예요.

오늘 포스팅은 '사건의 지평선'이 무엇인지 쉽게 알려드릴께요. 🌷

 

사건의 지평선이란?

사건의 지평선은 영어로 Event Horizon으로 일반 상대성 이론에서 나온 개념이에요.

사건의 지평선이란 내부에서 일어난 사건이 외부에 아무런 영향을 미치지 않는 경계를 말해요. 이 경계 안에서 일어나는 일은 밖에서 전혀 알 수 없기 때문에 이렇게 부릅니다. (조금 설명이 어렵죠? 조금만 더 읽어보시면 이해하실 수 있을 거예요^^)  가장 대표적인 예로 블랙홀이 있습니다. 블랙홀은 중력이 매우 강하고, 블랙홀에 가까울수록 그 중력은 더 세집니다. 만약 블랙홀에 가까이 가더라도 어느 선까지는 다시 빠져나올 수 있는데, 점점 블랙홀 중심부로 더 가까이 간다면 빛도 빠져나올 수 없는 경계면을 만나게 됩니다. 이 경계면이 바로 사건의 지평선이에요.

 

예전에 퇴근하고 나서 시간이 너무나 빨리 없어진다는 의미로 제 아들에게 "우리 집에 블랙홀이 있는 것 같아."라고 말했더니 아들이 "엄마, 난 그 블랙홀이 어디 있는지 알아요!"라고 대답하더라고요. 그래서 어디 있냐고 물었더니...  바로...
휴대폰은 가리켰어요. 정말 맞는 말 같아 깜짝 놀란적이 있었답니다^^

사건의 지평선의 종류?

사건의 지평선은 2가지 종류가 있어요.

첫 번째는 위에서 설명한 블랙홀 주변의 사건의 지평선입니다.

블랙홀은 아주 강한 중력을 가진 천체로, 빛조차 빠져나올 수 없어요. 그래서 '블랙홀'이라는 이름이 붙었죠. 블랙홀 주변에 가까워질수록 중력은 점점 더 강해지는데, 블랙홀 중심에서 일정 거리 안쪽으로 들어가면, 중력이 너무 강해서 다시 빠져나올 수 없게 돼요. 이 경계가 바로 '사건의 지평선'이에요. 사건의 지평선을 넘어서면 빛도 빠져나올 수 없어요.

이 경계를 '슈바르츠실트 반경'이라고도 부르는데, 블랙홀의 질량에 따라 그 크기가 달라져요. 예를 들어, 블랙홀의 질량이 태양과 같다면 이 반경은 약 3 km예요. 사건의 지평선 안에서 일어난 일은 밖으로 나올 수 없어서 외부에서는 전혀 알 수 없답니다.

출처 https://www.donga.com/news/article/all/20010131/7642099/1

 

두 번째는 우주론적 사건의 지평선이에요.

우주론적 사건의 지평선은 우리가 절대로 볼 수 없는 우주의 경계를 말해요. 만약 우주가 정지해 있거나 영원히 변하지 않는다면, 사건의 지평선은 존재하지 않아요. 시간이 충분히 지나면 우주 전체에서 일어나는 모든 일을 볼 수 있기 때문이에요. 하지만 실제로는 우리 우주는 시간이 지나면서 점점 더 빠르게 팽창하고 있어요. 그래서 사건의 지평선도 점점 멀어지고 있어요. 현재 이 지평선은 약 160억 광년 떨어져 있어요. 이보다 더 먼 곳에서 일어나는 일은 영원히 우리에게 전달되지 않아요.

사건의 지평선 너머에서도 빠져나올 수 있다!

그러나 2016년에 영국의 이론물리학자 스티븐 호킹 박사가 "블랙홀에서도 빠져나올 구멍이 있다"라는 연구 결과를 공식 발표했습니다. 동아사이언스지에 실린 내용을 소개할게요.

1916년, 아인슈타인은 블랙홀이 한 번 들어가면 빠져나올 수 없는 '영원한 감옥'이라고 설명했어요. 물리학자 존 휠러는 블랙홀이 모든 정보를 없애기 때문에 "블랙홀은 흔적을 남기지 않는다"라고 말했죠. 이는 블랙홀에 들어간 물체가 원래의 특성을 잃어버려 무엇인지 알 수 없다는 뜻이에요.

하지만 스티븐 호킹 박사는 1976년에 이 이론을 반박했어요. 그는 블랙홀이 영원히 존재하지 않으며, 시간이 지나면 블랙홀에서 물질이 새어 나오기 시작해 결국 빛과 입자가 쏟아져 나올 수 있다고 주장했어요.

2014년, 호킹 박사는 블랙홀에서도 정보를 추적할 수 있는 흔적이 남아 있다고 밝혔어요. 그는 양자역학적 관점에서 블랙홀에서 에너지나 정보가 다시 나올 수 있다고 했고, 이런 흔적을 '소프트 헤어'라고 불렀어요.

호킹 박사의 연구는 고전역학과 양자역학을 연결하는 데 도움을 주었지만, 여전히 논란이 많고 과학자들은 이론이 완전하다고 보지는 않아요.