스티븐 호킹의 블랙홀

스티븐 호킹의 블랙홀

BBC가 방송하고 이종필이 해설하다

스티븐 호킹 저/이종필 역 | 동아시아 | 2018년 4월 6일

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책 소개

우리 시대 가장 위대한 지성 스티븐 호킹
블랙홀에 대한 그의 마지막 강연
-블랙홀, 스티븐 호킹이 강연하고, 영국 BBC가 방송하고, 이종필 교수가 해설하다!
-블랙홀을 호킹의 시각으로 가장 쉽게 이해하는 책
왜 스티븐 호킹의 ‘블랙홀’이 유명한가?
호킹복사, 정보모순, 그리고 블랙홀 열역학
1967년 미국의 이론물리학자 존 아치볼드 휠러(John Archibald Wheeler)가 강의에서 ‘블랙홀(black hole)’이라는 말을 사용한 이후 블랙홀이라는 용어는 ‘얼어붙은 별(frozen star)’이라는 말을 대체하며 빠르게 확산되어 일반적으로 사용되었다. 영국의 물리학자 스티븐 호킹(Stephen Hawking)은 1970년대 초에 진행한 연구를 통해 ‘블랙홀 열역학’이란 학문을 정립했다. 블랙홀 열역학에서는 블랙홀의 성질이 그 질량을 에너지로, 크기를 엔트로피로, 표면중력을 온도로 치환시키면 열역학 법칙과 매우 유사해짐을 보였다. 1974년 양자장론에 따르면 블랙홀은 그 표면중력에 비례하는 온도의 흑체와 같은 복사를 내보낸다는 것을 호킹이 예측함으로써 블랙홀의 열역학적 설명이 완성되었다. 즉, ‘사건의 지평선(event horizon)’은 블랙홀의 질량에 반비례하는 온도를 가진 흑체와 같은 스펙트럼의 열복사를 방출하며, 이를 ‘호킹복사(Hawking radiation)’라고 한다. 호킹이 이 ‘호킹복사’를 발견함으로써 블랙홀에 대한 논쟁과 연구가 가속화되었다. 그리고 현세대의 과학자들은 아직까지도 블랙홀에 매달리고 연구하고 있다.
블랙홀이란 한마디로 말해 표면의 중력이 아주 강력한 천체이다. 블랙홀은 강력한 중력으로 인해 입자나 전자기 복사를 비롯한 그 무엇도 빠져나올 수 없다. 일반상대성이론은 충분히 밀집된 질량이 시공을 뒤틀어 블랙홀을 형성할 수 있음을 예측한다. 블랙홀로부터의 탈출이 불가능해지는 경계를 ‘사건의 지평선’이라고 한다. 어떤 물체가 사건의 지평선을 넘어갈 경우, 그 물체에게는 파멸적 영향이 가해지겠지만, 바깥 관찰자에게는 속도가 점점 느려져 그 경계에 영원히 닿지 않는 것처럼 보인다. 블랙홀은 빛을 반사하지 않기에 이상적 흑체처럼 행동한다.

목차

제1부 블랙홀
―스티븐 호킹의 BBC 리스 강연

머리말
1. 블랙홀은 털이 없을까?
―2016년 1월 26일 방송
2. 블랙홀은 흔히 블랙홀이 칠해져 있는 것처럼 검지 않다
―2016년 2월 2일 방송


제2부 블랙홀이란 무엇인가
―이종필 교수의 해설

1. 프롤로그
2. 블랙홀이란 무엇인가
3. 상대성이론의 등장
4. 일반상대성이론과 블랙홀
5. 블랙홀 열역학
6. 정보모순
7. 블랙홀 전쟁, 그리고 평화?
8. 다시 불구덩이 속으로
9. 덧차원과 마이크로 블랙홀
10. 에필로그