스티븐 호킹 (Stephen Hawking)의 최근 논문은 상당히 혼란을 불러 일으켰으며, Nature News는 블랙홀이 없다고 선언했습니다. 이전 글에서 글을 썼을 때 그것은 Hawking이 주장한 것이 아닙니다. 그러나 그가 해결하려는 역설이 결국 역설이 아니기 때문에 블랙홀에 대한 Hawking의 주장이 잘못되었다는 것이 분명해졌습니다.
그것은 모두 블랙홀에 대한 방화벽 역설로 알려진 것입니다. 블랙홀의 주요 특징은 이벤트 지평입니다. 블랙홀의 이벤트 지평은 기본적으로 블랙홀에 접근 할 때 돌아 오지 않는 지점입니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 사건의 지평선은 공간과 시간이 중력에 의해 뒤틀려 서 결코 벗어날 수없는 곳입니다. 사건의 지평선을 넘어 서면 당신은 영원히 갇혀 있습니다.
사건 지평의이 일방적 인 성질은 중력 물리학을 이해하는 데 오랫동안 도전이되어 왔습니다. 예를 들어, 블랙홀 사건의 지평선은 열역학의 법칙을 위반하는 것 같습니다. 열역학의 원리 중 하나는 절대 온도가 0이 아니어야한다는 것입니다. 아주 추운 것조차 약간의 열을 방출하지만 블랙홀이 빛을 가두면 열을 방출하지 않습니다. 따라서 블랙홀의 온도는 0이며 불가능해서는 안됩니다.
그리고 1974 년 Stephen Hawking은 양자 역학으로 인해 블랙홀이 빛을 발산한다는 것을 보여주었습니다. 양자 이론에는 물체에 대해 알려진 것에 한계가 있습니다. 예를 들어 물체의 정확한 에너지를 알 수 없습니다. 이러한 불확실성으로 인해 시스템의 에너지는 평균이 일정하게 유지되는 한 자발적으로 변동될 수 있습니다. 호킹이 시연 한 것은 블랙홀 쌍의 이벤트 수평선 근처에 한 입자가 이벤트 수평선 내에 갇히게되고 (블랙홀 질량을 약간 감소) 다른 입자는 방사선으로 빠져 나갈 수 있다는 것입니다 ( 블랙홀 에너지).
Hawking 방사선은 블랙홀의 한 가지 문제를 해결했지만 방화벽 역설이라는 또 다른 문제가 발생했습니다. 양자 입자가 쌍으로 나타날 때, 그것들은 얽혀서 양자 방식으로 연결되어 있음을 의미합니다. 하나의 입자가 블랙홀에 의해 포착되고 다른 입자가 탈출하면 쌍의 얽힌 성질이 깨집니다. 양자 역학에서, 우리는 입자 쌍이 순수한 상태로 나타나고, 사건 지평이 그 상태를 깨뜨리는 것처럼 보일 것이라고 말할 것입니다.
작년에 호킹 방사선이 순수한 상태라면, 열역학에 의해 요구되는 방식으로 방출 할 수 없거나, 사건 지평선 표면 근처에 고 에너지 입자의 방화벽을 생성 할 것이라는 것이 밝혀졌다. 일반적인 상대성 이론에 따르면 블랙홀의 이벤트 지평에 가까워지면 비정상적인 것을 눈치 채지 않기 때문에 이것을 방화벽 역설이라고도합니다. 일반적인 상대성 이론 (동등성 원칙)에 대한 기본 개념은 이벤트 지평 근처로 자유롭게 떨어지면 고 에너지 입자의 격렬한 방화벽이 없어야합니다. 그의 논문에서 호킹은 블랙홀에 사건의 지평선이 없다고 제안함으로써이 역설에 대한 해결책을 제안했다. 대신 열역학을 준수하기 위해 방화벽이 필요하지 않은 명백한 지평이 있습니다. 따라서 대중 언론에서“더 이상 블랙홀”이라고 선언했다.
그러나 방화벽 역설은 호킹 방사선이 순수한 상태 인 경우에만 발생하며, 지난 달 사빈 호센 펠더 (Sabine Hossenfelder)의 논문은 호킹 방사선이 순수한 상태가 아님을 보여줍니다. 그녀의 논문에서 Hossenfelder는 한 쌍의 얽힌 입자로 인한 것이 아니라 두 쌍의 얽힌 입자로 인해 호킹 방사선이 발생한다는 것을 보여줍니다. 얽힌 한 쌍은 블랙홀에 갇히고 다른 얽힌 쌍은 탈출합니다. 이 과정은 Hawking의 원래 제안과 유사하지만 Hawking 입자는 순수한 상태가 아닙니다.
따라서 역설이 없습니다. 블랙홀은 열역학과 일치하는 방식으로 방출 될 수 있으며, 사건 상대 지 근처의 지역에는 일반 상대성이 요구하는 것처럼 방화벽이 없습니다. 따라서 Hawking의 제안은 존재하지 않는 문제에 대한 해결책입니다.
내가 제시 한 것은 상황에 대한 대략적인 개요입니다. 좀 더 미묘한 측면을 살펴 보았습니다. 더 자세한 (그리고 놀랍도록 명확한) 개요를 보려면 자신의 블로그에있는 Starts With a Bang!에서 Ethan Seigel의 게시물을 확인하십시오. 또한 Sabine Hossenfelder의 블로그 인 Back Reaction에서 자신이 문제에 대해 이야기하는 게시물을 확인하십시오.
