아무것도 못 나온다는 블랙홀에서 무언가 새어 나온다면?

그때 그곳

블랙홀은 정의상 아무것도 빠져나오지 못하는 곳입니다. 빛조차 못 나옵니다. 그러니 블랙홀은 검고, 시간이 지나도 그대로여야 합니다.

그런데 문제가 하나 있었습니다. 블랙홀은 무엇을 삼켜도 질량과 회전과 전하만 남기고 나머지 정보를 없앱니다. 그러면 엔트로피가 줄어드는 셈인데, 열역학 제2법칙과 부딪힙니다.

왜 이 질문이었나

호킹이 계산한 것은 블랙홀 경계 바로 바깥의 진공이었습니다.

양자역학에서 진공은 완전히 빈 것이 아닙니다. 입자와 반입자 쌍이 끊임없이 생겼다 사라집니다. 보통은 곧바로 만나 없어지죠.

그런데 경계 바로 옆에서 이 일이 벌어지면, 한쪽이 안으로 빨려 들어가고 다른 한쪽이 밖에 남을 수 있습니다. 남은 쪽은 짝을 잃어 사라지지 못하고 바깥으로 날아갑니다.

멀리서 보면 블랙홀에서 무언가 나온 것으로 보입니다.

알아낸 것

그러니 블랙홀은 아주 천천히 빛나며 질량을 잃습니다. 그리고 이 복사에는 온도가 있습니다. 작은 블랙홀일수록 뜨겁습니다.

온도가 있다는 것은 엔트로피가 있다는 뜻이고, 그러면 열역학과 부딪히지 않습니다.

다만 새 문제가 생겼습니다. 블랙홀이 완전히 증발하면, 안에 들어갔던 정보는 어디로 갔을까요. 이것이 정보 역설이고, 50년째 논쟁 중입니다.

호킹 복사는 아직 관측되지 않았습니다. 별 질량의 블랙홀은 우주배경복사보다도 차가워서, 지금은 먹는 양이 내놓는 양보다 많습니다.

이 카드에 나온 말

특이점