양자 우주를 엿보다(시간과 공간의 시작)을 읽고

추상 수학 용어를 마치 물리적인 실체인 것처럼 만들어 일반 상대론을 사용하는 우주 현상 속에 끌어들인 것은 펜로즈와 그의 후배 호킹이다. 펜로즈가 먼저 별의 중력 붕괴의 필연성으로서의 특이점 정리를, 이어 후배인 호킹의 팽창 우주의 시작이 특이점이라는 것을 증명했다. 일반 상대론에서는 시간, 공간을 결정하는 ‘장’을 다룬다. 특이점 정리란 보통의 물질에 의한 중력 아래에서는 과거, 미래 어느쪽인가, 또는 양쪽에 반드시 그런 공간이 정의 되지 않는 영역, 즉 특이점이 있다는 것을 나타낸 것이다. 펜로즈와 호킹이 전제로 한 것은 고전적(비양자론적)인 일반 상대론이므로 물리 법칙을 정의할 수 없는 것은 고전론에 한계가 있다는 것이다. 또 특이점 정리에 의해서 팽창 우주에서는 3차원 공간의 어느 부분도 특이점이 될 수 있는데, 중력 붕괴인 경우에는 공간의 일부만이 특이점이 된다는 것이 알려졌다. 즉 블랙 홀은 보이지 않는 특이점이며, 보이는 것은 벌거벗은 특이점이라고 불렀다. 그런데 이런 특이점(`보이지 않을 것이다`)이 좁은 뜻의 블랙 홀이 아닌 예를 발견함으로써 블랙 홀 문제에 기여한다는 것을 발견해 내고 그제서야 `블랙 홀`을 이…