물리학자들이 우주 비행선이 어떻게 웜홀을 통해 지날 수 있는 지를 밝혀냈다고 말한다

요약

새로운 논문이 물리적 물체가 극단적으로 강한 기조력에도 불구하고 웜홀을 통과할 수 있을지도 모른다고 주장한다.

사람이나 우주비행선과 같은 한 물리학적 물체는 이론적으로 블랙홀 중심의 웜홀을 통과할 수 있다. 그리고 아마도 반대편의 다른 우주에 접근하게 된다. 물리학자들은 추측해 왔다.

인터스텔라의 구성의 논리적 연장선상으로 보이는 것 안에서–대재앙이 지구를 휩쓸고 간 후 우주비행사들이 다른 우주를 끝까지 찾아다니는–물리학자들은 만약 의자, 과학자, 그리고 우주선 각각이 블랙홀의 구형의 웜홀안에서 최후를 맞이하게 된다면 그것들에 무엇이 일어날지 구상해왔다.

"우리가 한 것은 중력과 기저를 이루는 시공간의 구조의 관계에 대한 기초적인 의문을 재고하는 것이었습니다." 팀원 중 한명인  University of Lisbon in Portugal의 Diego Rubiera-Garcia이 말했다.

"현실적인 말로, 우리는 일반상대성 이론의 한 가정을 빠뜨렸습니다. 그렇지만 그 가정이 이 이론의 확장에서 계속 타당할 것이라는 어떠한 선험적인 근거도 없습니다."

일단 처음으로 돌아가자, 그리고 기초적인 것을 살펴보기로 하자. 아인슈타인의 일반상대성 이론에 의하면 블랙홀의 중심에는 특이점이 존재한다.–중력의 힘이 최대에 달하는 점이다. 그리고 시간과 공간이 사실상 끝나는 점이기도 하다.

만약 한 물체가 사건의 지평선에 도달하게 되면, 그 물체는 한 방향으로 돌진할 것이다. 그리고 블랙홀 안의 극단적인 기조력에 의해 반대 방향으로 늘려지게 된다. 만약 그 물체가 블랙홀에 도달할때까지 충분히 오랫동안 찢어지지 않은 상태로 머무르게 된다면  그 물체는 무한히 길고 얇게 될것이다. 기본적으로 그 물체는 인식의 영역을 넘어 스파게티화 된다.

물리학자들은 수년간 블랙홀 중심의 특이점에 관한 가정을 가지고 놀아 왔다.  우리가 사실상 블랙홀이 존재한다는 것을 증명할 수 있기 까지 얼마든지 많은 여전히 타당한 가능성들이 있을 수 있기 때문이다.–이론적으로.

올해 초에, 영국 캠브리지 대학의 물리학자들은 특이점이 반드시 블랙홀의 안쪽에 있어야 할 필요는 없다고 주장했다. 그들은 5차원이나 그 이상의 차원의 우주에서 –이것은 우리에게 불가능 한 것이 아니다–벌거벗은 특이점이 존재한다는 것을 제안했다. 그것은 사건의 지평선에 붙어 있는 것이 아니다.

물론, 이것은 물리학 법칙이 우리의 우주를 어떻게 지배하는가에 대하여 현재의 우리의 이해에 대한 큰 의미를 가져다 준다. 왜냐하면 이것은 기본적으로 아인슈타인의 일반상대성이론이 틀려야 한다는 것을 전제로 하기 때문이다.

"만약 벌거벗은 특이점들이 존재한다면, 일반상대성이론은 무너진다.." 팀원 중 한명인 Saran Turnyasuvunakoolrk 오래전 1월에 말하였다. "그리고 만약 일반상대성 이론이 무너진다면, 그것은 모든것을 뒤집을 것이다. 왜냐하면 그것이 더이상 예측 능력을 가지지 않게 되기 때문이다–그것은 더이상 우주를 설명하기 위한 독립된 이론으로 여겨질 수 없다."

만약 당신이 블랙홀 안에 있다고 느끼면 포기하지 마라. 탈출구가 있다.

아인슈타인이 틀리는 것도 불가능한 것이 아니다.  스티븐호킹은 수십년간  일반상대성이론이 블랙홀 안에서 양자역학과 충돌을 일으키는 것에 대해 싸워 왔다–정보역설로 알려진 문제이다.

.그래서 일반상대성 이론의 조건이 불멸하지 않다고 가정하면서 Rubiera-Garcia의 팀의 새로운 연구가 만약 블랙홀에서 특이점을 제거한다면 블랙홀 중심에서 대신 찾게 될 것은 유한한 크기의 웜홀일 것이라고 주장한다

그리고 그들은 다양한 물체–의자, 과학자, 우주비행선–가 사건의 지평선 너머 웜홀안으로 들어가면 무엇이 일어날지 밝혀냈다. 이 물체들은 '관찰자'로 칭해진다.

그들은 이 관찰자들을 그 물체들이 측지선을  이동함에 다라 모든것을 잡아 묶는 물리적이나 화학적 상호작용에 의해 연결된 점들의 집합으로서 구상했다. 측지선이란 간단히말해서 시공간상에서 자유낙하 하는 물체가 따르는 경로이다.

"각각의 관찰자의 조각들은 중력장에 의해 결정된 측지선을 따른다." Rubiera-Garcia가 말한다. "각각의 측저선은 약간씩 다른 중력을 느낀다. 하지만 연속체들간의 상호작용은 그렇더라도 그 몸체를 유지한다."

Classical and Quantum Gravity 저널에 발표하면서 연구자들은 이것을 어떻게 물체의 두부분을 구부러진 경로로 이동하는 광선에 의해 쓰여진 시간이 항상 유한한지를 보여줌으로써 입증한다.

이것은 유한한 힘(얼마나 강한지에 상관 없이)이 웜홀을 통과하는 물체에 대한 웜홀 근처나 안의 중력장의 영향을 상쇄할 수 있다는 것을 의미한다.

"그러므로, 물체의 다른부분은 여전히 물리적 화학적 상호작용을 확고히 할것이다. 그리고 결과적으로 인과는 웜홀의 목구멍을 가로지는 모든 방법에서 통한다." 그들은 설명한다.

그래서 일반상대성이론이 블랙홀에 접근하는 물체가 한 방향으로 돌진하고 다른 방향으로 무한하게 당겨질 것이라고 예측하는 반면에 만약 우리가 블랙홀의 줌심이 유한한 반경을 가진 웜홀이라고 가정하면 물체는 단지 웜홀 크기가지로 만 뭉쳐질 수 있다.

이것은 Rubiera-Garcis의 가설에 의하면 한 물체가 웜홀을 통한 여행을 견딜 수 있고 다른 쪽으로 나올 수 있다는 것을 의미한다.–그리고 잠재적으로 다른 우주로 갈 수 있다–기술적으로 온전한체로, 하지만 그 물체는 유한한 웜홀의 사이즈로 찌그러질 것이다. 최소한 그것은 완전히 파괴된 것은 아니지 않은가?

"이론물리학자들에게는 관찰자의 고통은 인정될 만한 것이다.(누군가는 그것을 실험주의자들의 일이라고까지 생각할지도 모른다) 하지만 그것의 완전한 파괴는 인정되지 않는다" Rubiera-Gracia 와 그의 팀은 견해부분에서 재치있게 말한다.

우리가 실제로 블랙홀을 볼 방법을 밝혀내기까지 이 모든것들은 순수 가설의 영영에 잘 그리고 진실되게 남아있을 것이다. 하지만 우리는 어떻게 블랙홀이 우리가 생각해온 끔찍한, 존재를 없애는 죽음의 덫이 아닐지도 모르는지를 보기 시작 하고 있다.

호킹이 이전의 2015년 8월에 회의에서 그의 정보역설에 대한 해답에 대해 말했듯이 "이 강의의 메세지는 블랙홀은 그들의 색깔대로 검지 않다는 것입니다. 그들은  그들이 한때 생각되어온 것처럼 영원한 감옥이 아닙니다.... 만약 당신이 블랙홀 안에 있다고 생각되면 포기하지 마세요. 탈출구가 있을 겁니다."