블랙홀의 정보를 보존한다는 ‘호킹 복사’ 이론은 어떻게 설명되나요?
블랙홀과 정보 보존의 역설을 이해하고 싶은데 블랙홀로 빨려 들어간 모든 정보는 그대로 보존 된다고 하는 '호킹 복사' 이론이 어떤 원리로 그런 이론을 얘기 하는 지 궁금해요.
안녕하세요.
블랙홀의 정보 역설은 물리학의 두 기둥인 일반 상대성 이론과 양자 역학 사이의 긴장 관계에서 비롯됩니다. 일반 상대성 이론에 따르면, 블랙홀에 흡수된 물질과 정보는 사건의 지평선 안으로 영원히 갇히게 되며, 이후에는 어떠한 방식으로도 외부 세계로 정보가 반환되지 않습니다. 반면, 양자 역학은 정보가 결코 소멸되지 않으며 보존된다고 주장합니다. 이 두 이론 사이의 명백한 충돌은 물리학자들에게 큰 도전 과제를 제시합니다.
스티븐 호킹은 1974년, 블랙홀 근처의 양자 플럭튜에이션(quantum fluctuations)을 통해 블랙홀이 호킹 복사(Hawking radiation)라는 현상을 통해 점진적으로 에너지와 질량을 잃을 수 있음을 제안했습니다. 호킹 복사는 블랙홀 주변의 가상 입자 쌍 중 하나가 사건의 지평선 내로 빠지고, 다른 하나는 빠져나와 우주로 방출되는 과정에서 발생합니다. 이 과정은 양자 역학적 효과에 기초하며, 블랙홀이 점차 증발하면서 결국 사라지게 됩니다.
호킹 복사에 따르면, 블랙홀이 증발할 때 방출되는 입자들은 블랙홀 내부에 들어간 정보를 어떤 형태로든 담고 있을 수 있습니다. 이는 블랙홀이 정보를 완전히 파괴하지 않고, 어떤 방식으로든 이 정보가 보존되어 외부로 전달될 수 있음을 시사합니다. 그러나 이 정보가 실제로 어떻게 보존되고 복원될 수 있는지는 여전히 해결되지 않은 물리학의 중대한 미스터리 중 하나입니다.
호킹의 제안 이후 물리학자들은 블랙홀 정보 역설에 대한 해답을 찾기 위해 다양한 이론적 모델을 탐구하고 있습니다. 양자 중력 이론과 관련된 최신 연구들은 블랙홀 주변의 양자 현상과 정보의 흐름을 더 깊이 이해하려고 시도하고 있으며, 이 과정에서 블랙홀이 정보를 어떻게 처리하는지에 대한 새로운 통찰을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.