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품목정보
| 발행일 | 2023년 02월 15일 |
|---|---|
| 쪽수, 무게, 크기 | 180쪽 | 286g | 140*205*10mm |
| ISBN13 | 9791163633785 |
| ISBN10 | 116363378X |
- eBook
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저자 소개 (1명)
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블랙홀과 우주론에 관한 쉬운 책은 꼭 필요한 실정이야. 왜냐하면 현대를 살아가는 사람이라면 누구나 이에 대해 조금은 알아야 하기 때문이지. 만일 다음 중 두 항목 이상 해당하면 이 책을 읽지 않아도 좋아.
● 나는 블랙홀이라는 말을 지금까지 살아오면서 세 번 이상 듣지 못했다.
● 나는 내가 현재 우주시대를 살아간다고 생각하지 않는다.
● 나는 아인슈타인과 같은 천재들이 우주의 신비에 대해 무엇을 밝혀냈는지 전혀 궁금하지 않다.
● 나는 SF 영화를 단 한 편도 본 적이 없다.
● 나는 천문학자나 물리학자를 싫어한다.
● 나는 블랙홀이나 우주론 이야기만 들으면 정신이 몽롱해지거나 행동이 이상해진다.
---「지구신령 머리말」중에서
일반상대성이론에서는 물체가 천체의 중력이 휘어 놓은 시공간 안에서 운동한 결과로 천체에 떨어진다고 풀이해. 예를 들어 얇은 고무 막에 무거운 구슬(천체)을 올려놓으면 고무 막은 휘게 될 거야. 무거운 구슬에 의해 휘어 있는 고무 막에다가 작고 가벼운 구슬(물체)을 또 굴리면 구슬은 큰 구슬 쪽으로 돌면서 굴러 떨어지게 되지. 중력장 주변에서 빛이 휘는 현상도 이처럼 자연스럽게 설명할 수 있어. 쉽지?
---「중력은 휜 시공간」중에서
에딩턴은 어떻게 일식을 이용해 증명했을까? 그 해답의 열쇠는 일식이 일어나면 낮에도 별들을 볼 수 있다는 사실에 있어. 일식에는 달이 해의 일부만 가리는 부분일식과 달이 해를 완전히 가리는 개기일식이 있지. 개기일식이 일어나는 지역은 지극히 제한돼 있어서 에딩턴도 아프리카로 떠날 수밖에 없었던 것이야.
개기일식이 일어나면 보름달이 떠 있는 밤처럼 어두컴컴해지고 밝은 별들이 보여. 이때 별들의 겉보기 위치는 아인슈타인과 슈바르츠실트가 옳다면 실제 위치보다 해로부터 더 멀리 떨어져 있어야 해. 에딩턴은 이런 현상을 실제로 관측해서 해 주위에서 빛이 휜다는 사실을 증명할 수 있었지.
---「일식으로 증명한 상대성이론」중에서
따라서 블랙홀 속에서 일어나는 일은 외부 관측자가 볼 수 없어. 이는 우리가 지평선 너머에 있는 물체를 볼 수 없는 것과 같지. 이런 뜻에서 블랙홀의 표면을 ‘사건의 지평선’, 영어로 ‘event horizon’이라고 불러. 사실 사건의 지평면이 더 정확한 표현이지만 관용적으로 사건의 지평선이라고 부른 거야. 따라서 블랙홀의 표면이라는 말도 단순히 사건의 지평선을 의미하는 것으로 해석해야 해, 거기에 어떤 바닥이 있는 게 아니야.
그런데 블랙홀 내부 구조는 의외로 간단해. 중앙에는 특이점, 영어로 ‘singularity’라고 불리는 밀도가 무한대인 점이 있고, 다른 곳에서는 물질을 찾아볼 수가 없어. 왜냐하면 사건의 지평선을 넘어서 들어온 물질은 결국 모두 중앙의 특이점으로 끌려 들어가기 때문이지. 특이점에서는 현재 우리가 알고 있는 어떠한 물리학의 법칙도 성립하지 않아.
---「시간이 정지하는 블랙홀 표면」중에서
하지만 아인슈타인은 뉴턴이 가졌던 고민을 그대로 이어받게 돼. 왜냐하면 아인슈타인 우주는 정적일 수가 없기 때문이야. 즉 뉴턴 우주의 별들과 마찬가지로 아인슈타인 우주의 은하들은 서로 당기기만 할 뿐 밀지는 않기 때문이지. 유한개의 은하를 가지고 정적인 우주를 엮어 놓으면, 그 우주는 중력에 의해 한곳으로 모여들어 바로 붕괴하는 거야.
---「불안한 아인슈타인 우주」중에서
질량이 해 8배보다 크고 30배보다 작은 별들의 중심에는 진화 말기가 되면 거의 중성자로 구성된 높은 밀도를 갖는 핵이 형성되지. 양성자고, 중성자고, 전자고 없는 거야. 축퇴압력에 의해서 이런 별이 폭발하게 되면 앞의 경우와는 달리 중성자핵이 중성자성으로 남게 돼.
중성자성들은 크기가 수십 km 정도이고, 보통 1초에 1회 이상 회전한다. 이 정도 크기면 블랙홀 사촌이라고 할 수 있지. 빠른 회전에 의한 엄청난 원심력은 보통 별이라면 산산조각으로 깨뜨려 버리겠지만 중성자성에는 별 영향을 주지 못해. 왜냐하면 중성자성의 평균 밀도는 원자핵과 같아서 각설탕 크기 물질 무게가 약 10억t 정도 돼.
---「블랙홀 사촌 중성자성」중에서
뉴질랜드의 커(Kerr)는 슈바르츠실트가 아인슈타인 방정식을 푼 지 거의 50년이 지난 1963년, 회전하는 블랙홀에 관한 답을 구했어. 슈바르츠실트가 구했던 답은 회전하지 않고 가만히 있는 블랙홀에만 맞는 것이었지. 그리하여 천문학에서 슈바르츠실트 블랙홀, 커 블랙홀이라는 말은 각각 회전하지 않는 블랙홀, 회전하는 블랙홀을 의미하게 됐어.
재미있는 것은 슈바르츠실트 블랙홀보다 커 블랙홀의 크기가 최고 절반까지 줄어든다는 사실이야. 즉 우리 해의 경우 커 블랙홀이 돼서 최대한 빨리 자전하면 반지름이 1.5km까지 수축해. 보통 물질은 빨리 자전하면 원심력 때문에 부피가 커지는데 블랙홀은 반대야.
---「다시 불붙는 블랙홀 연구」중에서
그런데 무엇보다도 천문학자들을 당황하게 만든 것은 퀘이사의 밝기였어. 그렇게 먼 거리에서 그 정도의 밝기로 빛나려면 우리은하의 밝기를 한 점에 다 모아 놓아야만 해. 하지만 퀘이사의 에너지원은 우리 태양계 크기밖에 되지 않는다는 사실이 다시 알려졌어. 즉 태양계만 한 에너지원에서, 별이 천억 개나 모인 우리은하의 총 밝기에 해당하는 에너지가 나오고 있다는 믿지 못할 결론이 내려졌지. 그리하여 퀘이사의 수수께끼는 날로 더해 갔어.
---「퀘이사의 수수께끼」중에서
즉 전화나 전보가 없던 조선시대 두 전령이 평양과 전주로부터 그 당시 가장 빠른 운송 수단인 말을 타고 최대한 빨리 달려와 임금에게 올린 정보가 완벽하게 똑같다면 이해가 갈 수 있어? 이런 수수께끼의 해답으로서 미국의 구스(Guth)는 인플레이션(inflation) 우주론을 도입했지. 인플레이션이라는 말은 태초 어느 순간 우주가 갑자기 비정상적으로 엄청나게 커졌다는 것을 의미해. 즉 처음에는 느리게 팽창하다가 인플레이션이 일어나 부쩍 더 빨리 팽창한 후 다시 느린 팽창으로 돌아갔다는 말이야.
● 나는 블랙홀이라는 말을 지금까지 살아오면서 세 번 이상 듣지 못했다.
● 나는 내가 현재 우주시대를 살아간다고 생각하지 않는다.
● 나는 아인슈타인과 같은 천재들이 우주의 신비에 대해 무엇을 밝혀냈는지 전혀 궁금하지 않다.
● 나는 SF 영화를 단 한 편도 본 적이 없다.
● 나는 천문학자나 물리학자를 싫어한다.
● 나는 블랙홀이나 우주론 이야기만 들으면 정신이 몽롱해지거나 행동이 이상해진다.
---「지구신령 머리말」중에서
일반상대성이론에서는 물체가 천체의 중력이 휘어 놓은 시공간 안에서 운동한 결과로 천체에 떨어진다고 풀이해. 예를 들어 얇은 고무 막에 무거운 구슬(천체)을 올려놓으면 고무 막은 휘게 될 거야. 무거운 구슬에 의해 휘어 있는 고무 막에다가 작고 가벼운 구슬(물체)을 또 굴리면 구슬은 큰 구슬 쪽으로 돌면서 굴러 떨어지게 되지. 중력장 주변에서 빛이 휘는 현상도 이처럼 자연스럽게 설명할 수 있어. 쉽지?
---「중력은 휜 시공간」중에서
에딩턴은 어떻게 일식을 이용해 증명했을까? 그 해답의 열쇠는 일식이 일어나면 낮에도 별들을 볼 수 있다는 사실에 있어. 일식에는 달이 해의 일부만 가리는 부분일식과 달이 해를 완전히 가리는 개기일식이 있지. 개기일식이 일어나는 지역은 지극히 제한돼 있어서 에딩턴도 아프리카로 떠날 수밖에 없었던 것이야.
개기일식이 일어나면 보름달이 떠 있는 밤처럼 어두컴컴해지고 밝은 별들이 보여. 이때 별들의 겉보기 위치는 아인슈타인과 슈바르츠실트가 옳다면 실제 위치보다 해로부터 더 멀리 떨어져 있어야 해. 에딩턴은 이런 현상을 실제로 관측해서 해 주위에서 빛이 휜다는 사실을 증명할 수 있었지.
---「일식으로 증명한 상대성이론」중에서
따라서 블랙홀 속에서 일어나는 일은 외부 관측자가 볼 수 없어. 이는 우리가 지평선 너머에 있는 물체를 볼 수 없는 것과 같지. 이런 뜻에서 블랙홀의 표면을 ‘사건의 지평선’, 영어로 ‘event horizon’이라고 불러. 사실 사건의 지평면이 더 정확한 표현이지만 관용적으로 사건의 지평선이라고 부른 거야. 따라서 블랙홀의 표면이라는 말도 단순히 사건의 지평선을 의미하는 것으로 해석해야 해, 거기에 어떤 바닥이 있는 게 아니야.
그런데 블랙홀 내부 구조는 의외로 간단해. 중앙에는 특이점, 영어로 ‘singularity’라고 불리는 밀도가 무한대인 점이 있고, 다른 곳에서는 물질을 찾아볼 수가 없어. 왜냐하면 사건의 지평선을 넘어서 들어온 물질은 결국 모두 중앙의 특이점으로 끌려 들어가기 때문이지. 특이점에서는 현재 우리가 알고 있는 어떠한 물리학의 법칙도 성립하지 않아.
---「시간이 정지하는 블랙홀 표면」중에서
하지만 아인슈타인은 뉴턴이 가졌던 고민을 그대로 이어받게 돼. 왜냐하면 아인슈타인 우주는 정적일 수가 없기 때문이야. 즉 뉴턴 우주의 별들과 마찬가지로 아인슈타인 우주의 은하들은 서로 당기기만 할 뿐 밀지는 않기 때문이지. 유한개의 은하를 가지고 정적인 우주를 엮어 놓으면, 그 우주는 중력에 의해 한곳으로 모여들어 바로 붕괴하는 거야.
---「불안한 아인슈타인 우주」중에서
질량이 해 8배보다 크고 30배보다 작은 별들의 중심에는 진화 말기가 되면 거의 중성자로 구성된 높은 밀도를 갖는 핵이 형성되지. 양성자고, 중성자고, 전자고 없는 거야. 축퇴압력에 의해서 이런 별이 폭발하게 되면 앞의 경우와는 달리 중성자핵이 중성자성으로 남게 돼.
중성자성들은 크기가 수십 km 정도이고, 보통 1초에 1회 이상 회전한다. 이 정도 크기면 블랙홀 사촌이라고 할 수 있지. 빠른 회전에 의한 엄청난 원심력은 보통 별이라면 산산조각으로 깨뜨려 버리겠지만 중성자성에는 별 영향을 주지 못해. 왜냐하면 중성자성의 평균 밀도는 원자핵과 같아서 각설탕 크기 물질 무게가 약 10억t 정도 돼.
---「블랙홀 사촌 중성자성」중에서
뉴질랜드의 커(Kerr)는 슈바르츠실트가 아인슈타인 방정식을 푼 지 거의 50년이 지난 1963년, 회전하는 블랙홀에 관한 답을 구했어. 슈바르츠실트가 구했던 답은 회전하지 않고 가만히 있는 블랙홀에만 맞는 것이었지. 그리하여 천문학에서 슈바르츠실트 블랙홀, 커 블랙홀이라는 말은 각각 회전하지 않는 블랙홀, 회전하는 블랙홀을 의미하게 됐어.
재미있는 것은 슈바르츠실트 블랙홀보다 커 블랙홀의 크기가 최고 절반까지 줄어든다는 사실이야. 즉 우리 해의 경우 커 블랙홀이 돼서 최대한 빨리 자전하면 반지름이 1.5km까지 수축해. 보통 물질은 빨리 자전하면 원심력 때문에 부피가 커지는데 블랙홀은 반대야.
---「다시 불붙는 블랙홀 연구」중에서
그런데 무엇보다도 천문학자들을 당황하게 만든 것은 퀘이사의 밝기였어. 그렇게 먼 거리에서 그 정도의 밝기로 빛나려면 우리은하의 밝기를 한 점에 다 모아 놓아야만 해. 하지만 퀘이사의 에너지원은 우리 태양계 크기밖에 되지 않는다는 사실이 다시 알려졌어. 즉 태양계만 한 에너지원에서, 별이 천억 개나 모인 우리은하의 총 밝기에 해당하는 에너지가 나오고 있다는 믿지 못할 결론이 내려졌지. 그리하여 퀘이사의 수수께끼는 날로 더해 갔어.
---「퀘이사의 수수께끼」중에서
즉 전화나 전보가 없던 조선시대 두 전령이 평양과 전주로부터 그 당시 가장 빠른 운송 수단인 말을 타고 최대한 빨리 달려와 임금에게 올린 정보가 완벽하게 똑같다면 이해가 갈 수 있어? 이런 수수께끼의 해답으로서 미국의 구스(Guth)는 인플레이션(inflation) 우주론을 도입했지. 인플레이션이라는 말은 태초 어느 순간 우주가 갑자기 비정상적으로 엄청나게 커졌다는 것을 의미해. 즉 처음에는 느리게 팽창하다가 인플레이션이 일어나 부쩍 더 빨리 팽창한 후 다시 느린 팽창으로 돌아갔다는 말이야.
---「인플레이션과 웜홀」중에서
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