미세 블랙홀 (원시 블랙홀, 호킹 복사, 암흑물질) 블랙홀은 반드시 거대해야 한다고 생각하셨나요? 저도 한동안 그렇게 알고 있었습니다. 그런데 이론 물리학에서는 원자 크기에 가까운 극소형 블랙홀의 존재 가능성을 진지하게 다루고 있습니다. 이 가능성이 현대 물리학의 가장 큰 난제 중 하나와 맞닿아 있다는 사실이, 솔직히 처음 접했을 때 꽤 강한 인상을 남겼습니다.원시 블랙홀과 미세 블랙홀, 어떻게 만들어졌을까 블랙홀이 만들어지는 방식은 하나가 아닙니다. 우리가 흔히 떠올리는 경로는 항성 붕괴, 즉 태양보다 훨씬 무거운 별이 수명을 다하고 폭발하면서 중심핵이 극한으로 압축되는 과정입니다. 그런데 여기서 한 가지 질문이 생깁니다. 별이 아니어도 블랙홀이 생길 수 있을까요?이론적으로는 가능합니다. 우주가 탄생하..

중력의 비밀 (힘의 계층, 추가 차원, 양자중력)작은 자석 하나가 지구 전체의 중력을 이깁니다. 이 문장을 처음 접했을 때 저는 솔직히 반신반의했습니다. 지구가 그렇게 '약한' 천체일 리 없다고 생각했거든요. 그런데 냉장고 자석으로 클립을 들어 올리는 순간, 그게 사실이라는 걸 눈으로 확인했습니다. 중력은 우주를 지배하면서도 정작 일상적인 규모에서는 가장 약한 힘입니다. 현대 물리학도 아직 그 이유를 완전히 설명하지 못하고 있습니다.힘의 계층: 중력은 왜 이렇게 약한가자연계에는 기본 상호작용(fundamental interaction)이 네 가지 존재합니다. 여기서 기본 상호작용이란 물질과 물질 사이에 작용하는 가장 근본적인 힘으로, 강한 핵력, 약한 핵력, 전자기력, 중력이 이에 해당합니다. 이 네 힘..

블랙홀 정보 역설 (정보 보존, 호킹복사, 홀로그래픽 원리)블랙홀을 공부하다 처음 정보 역설이라는 개념을 만났을 때, 저는 솔직히 "그래서 뭐가 문제야?"라고 생각했습니다. 블랙홀에 뭔가 빨려 들어가면 그냥 없어지는 것 아닌가 싶었거든요. 그런데 파고들수록 이 문제가 단순한 호기심이 아니라 현대 물리학의 근간을 흔드는 질문이라는 걸 깨달았습니다. 양자역학과 중력이 정면으로 충돌하는 지점, 그게 바로 블랙홀 정보 역설입니다.블랙홀이 정보를 삼키면 무슨 일이 생길까사실 저도 처음에는 정보 보존이라는 개념 자체가 낯설었습니다. 정보가 사라지면 안 된다니, 그게 무슨 뜻인지부터 감이 안 잡혔습니다.양자역학에는 유니터리성(Unitarity)이라는 핵심 원칙이 있습니다. 유니터리성이란 물리 시스템의 상태가 시간이 ..

우주 이해의 현주소 (성과, 미해결 문제, 전망)솔직히 저도 처음엔 인류가 우주를 꽤 많이 알고 있다고 생각했습니다. 우주 나이가 138억 년이라는 것도 알고, 블랙홀 사진도 찍었으니까요. 그런데 공부를 하면 할수록 오히려 모르는 것이 더 많다는 사실에 당황하게 됩니다. 우리가 설명할 수 있는 물질은 전체 우주의 5%에 불과합니다. 이 글은 그 5%와 나머지 95% 사이 어딘가에 서 있는 인류의 현재 위치를 짚어봅니다.인류가 쌓아온 우주과학의 성과저도 처음엔 수백 년 만에 이 정도 알아냈다는 사실 자체가 놀라웠습니다. 불과 400여 년 전만 해도 지구가 우주의 중심이라는 천동설이 정설이었습니다. 지금은 허블 상수(Hubble Constant)를 통해 우주가 팽창하고 있다는 사실을 수치로 계산합니다. 여기..