우리는 시간 여행을 믿지 않으며 신비주의는 아닙니다. 그러나 우리가 알버트 아인슈타인에게 편지를 쓸 수 있도록 몇 단락에서 중력과 블랙홀에 대해 이야기 할 수 있다면 어떨까요? 우리는이 편지와 같은 것을 썼습니다.
스티븐 Gubser와 Frans Pretorius
프린스턴 대학교 물리학과
2017 년 7 월
친애하는 Albert,
첫째, 당신은 가장 큽니다. 모든 사람이 알고있는 물리학의 한 방정식은 e 입니다. = mc . 시간 잡지는 당신을 세기의 사람으로 지명했습니다. 아인슈타인 농담은 모두 펀치 라인이 1 마일 떨어진 곳에서 나오는 것을 보았 기 때문에 더 이상 말하지 않습니다. 우리는 Gazillion 핵무기를 가지고 있지만 아직 날아 가지 않았습니다. 실제로, 제 2 차 세계 대전 말에 떨어진 원자 폭탄은 의도적으로 사람들을 죽이는 데 사용되는 유일한 폭탄입니다.
우리는 요즘 Ligo라는 큰 악기가 10 억 년 전에 발생한 블랙홀 충돌로 중력파를 감지했기 때문에 요즘 일반 상대성과 블랙홀에 정말로 관심이 있습니다. 우리는 블랙홀에 관한 책을 썼습니다. 우리는 당신이 Schwarzschild의 해결책에 깊은 관심을 가지고 있다는 것을 알고 있기 때문에 때로는 신체적 중요성을 확신하지 못할 수도 있기 때문에, 우리는 당신이 지나간 지 60 년이 지난 후에 무슨 일이 있었는지 당신에게 말할 것이라고 생각했습니다.
먼저, Schwarzschild의 솔루션에는 이벤트 Horizon이라는 것이 있습니다. 당신이 그것에 뒤쳐지면, 당신은 빛의 속도를 초과하지 않고 다시 돌아올 수 없습니다. Schwarzschild의 솔루션의 형태를 기억한다면 Radius가 Newton의 커플 링의 한계까지 질량과 같을 때 이상한 특징이있었습니다. 특히, 메트릭의 시간 시간 부분은 사라집니다. 이제 우리가 랩스 기능이라고 부릅니다. 그곳에서 이벤트 호라이즌이있는 곳입니다. Schwarzschild의 솔루션은 반경이 0으로 이동할 때 이상한 기능을 가지고 있으며, 우리의 최선의 이해는 이러한 이상한 특징이 지오메트리 자체가 분해되는 시공간 특이점을 표시한다는 것입니다. Schwarzschild 블랙홀에 들어가면 특이점에 직면하게 될 수는 있지만 다음에 어떤 일이 일어날 지 전혀 모른다. 
우리는 당신이 지나간 후 20 년 정도 동안 일반 상대성 이론에 관한 모든 작업을 볼 수 있기를 바랍니다. 존 휠러는 그 중심에있었습니다. (그리고 우리는 그를 알고있었습니다! 그는 2008 년까지 살았고 프린스턴에서 우리와 시간을 보냈습니다.) 그는 Schwarzschild의 해결책과 관련 지표를 설명하기 위해“블랙홀”이라는 용어를 대중화했습니다. Roy Kerr라는 이름의 뉴질랜드 인은 회전 블랙홀을 설명하는 Schwarzschild 지표의 일반화를 발견했습니다. 상당히 복잡한 지표입니다! 그리고 항상 0이 아닌 각 운동량을 가진 붕괴 된 별의 최종 상태를 설명하기 때문에 중요합니다.
우리는 이제 우주에 많은 블랙홀이 있다고 확신합니다. Chandrasekhar와 마찬가지로 Tolman, Oppenheimer 및 Volkoff는 30 년대에 너무 많은 덩어리를 넣으면 아무것도 잡을 수 없습니다. 정확한 숫자를 파악하기는 어렵지만 별이 모든 핵연료를 사용한 후 약 3 개의 태양열이 남아 있으면 블랙홀로 붕괴 될 것입니다. 훨씬 더 놀라운 것은 은하 중간에 더 큰 블랙홀이 있다는 것입니다. 은하수는 약 4 백만 개의 태양열이 포함 된 중앙에 블랙홀을 보유하고 있습니다. 우리는 당신의 다리를 당기지 않습니다! 현대의 합의는 많은 은하들이 중심에 훨씬 더 큰 블랙홀을 가지고 있으며 수십억 개의 태양열이 포함되어 있다는 것입니다. 우리는이 블랙홀이 어떻게 형성되었는지 잘 모르겠지만, 은하수의 경우 개별 별의 궤도를 추적하고 블랙홀의 중력의 영향을 볼 수 있도록함으로써 그 존재를 확신 할 수 있습니다.
중력파의 리고 탐지는 훌륭했습니다. Ligo는 측면에서 4km 크기의 큰 Michelson 간섭계입니다. Ligo는 레이저 간섭계 중력파 전망대를 나타냅니다. 레이저는이 놀라운 단색 광원이므로 집중적이고 강력하여 금속을 용접하는 데 사용할 수 있지만 저렴하여 바늘 대신 현대 레코드 플레이어로 만들어냅니다. 우리는 아직 비행 차를 가지고 있지 않았지만 레이저는 꽤 끔찍합니다. 어쨌든 - 리고는 진지한 과학 달리기를 위해 설립하고있었습니다.이 완벽한 중력파 형태가 있었을 때 거의 우연히 집어 들었고 각각 30 개의 태양열 순서에 따라 두 개의 블랙홀의 합병을 설명하는 템플릿과 일치 할 수있었습니다.
시공간이 실제로 파쇄에 찢어지는 블랙홀 근처의 강력한 필드 영역과 중력파가 시공간을 통해 미끄러지는 가장 희미한 속삭임이있는 원거리 영역을 설명하는 데 성공하기 때문에 모든 사람이 일반 상대성으로 다시 깊은 인상을 받았습니다.
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먼 길을 찾은 또 다른 아이디어는 우주론 상수입니다. 비록 당신이 그것을 당신의 가장 큰 실수라고 불렀지 만, 우리는 그것이 당신의 필드 방정식에 대한 작은 수정으로 존재한다고 생각합니다. 천문학 자들은 우주의 모든 에너지의 70 %가 우주 론적 상수에서 나오지 않는 한, 그리고 우리가 좋아하는“어두운 에너지”라고 부르는 것이 아니라면 최근의 확장 우주의 진화를 설명 할 수 없습니다. 우주를 처음 소개했을 때 우주를 정적으로 유지하는 대신 (브레이스 직접), 암흑 에너지는 우주를 지수 확장의 트랙으로 가속화하기 시작했습니다. 다른 방향으로 나아가면서 통일 된 이론에 대한 탐구는 부정적인 우주적 상수로 시공간에 대한 강렬한 연구를 이끌어 냈습니다. 부정적인 우주 상수를 갖는 5 차원의 일반적인 상대성은 시공간의 4 차원 경계에 대한 양자 이론과 자연스럽게 연결된다. Quantum 이론이 일반 상대성 이론의 투영 인 것과 거의 같습니다!
우리는 이제 Quantum 이론이 옳다고 확신합니다. Stephen Hawking이라는 영국의 물리학자는 양자 이론이 매우 낮은 온도에도 불구하고 블랙홀이 방사선을 방출한다는 것을 암시한다는 것을 보여 주었다. 블랙홀은 또한 필드 방정식의 솔루션으로 거의 독특하지만 크게 큰 엔트로피를 가지고 있습니다. 그것이 기분이 나아지면, Podolsky와 Rosen과 함께 쓴 논문은 중요하다고 판명되었습니다. 사람들은 오늘날 그 논문과 관련된 아이디어를 사용하여 양자 기계 컴퓨터를 만들려고 노력하고 있습니다.
많은 프린스턴 교수들이 더 이상 일하기 위해 관계를 맺지 않지만 대부분의 사람들은 양말을 착용합니다. 카네기 호수는 그 어느 때보 다 아름답습니다. 우리는 많은 선원들이 보이지 않지만 호수 가장자리에 독수리가 둥지를 틀고 있습니다. 우리는 아직 통일 된 필드 이론을 찾지 못했지만 여전히 노력하고 있습니다. 최고는 아직 오지 않았습니다.
당신은 진정으로 Steve와 Frans
입니다
Steven S. Gubser는 Princeton University의 물리학 교수이자 의 저자입니다. 문자열 이론의 작은 책.
Frans Pretorius는 Princeton University의 물리학 교수입니다.
에서 발췌 Steven S. Gubser와 Frans Pretorius의 Black Holes의 작은 책. Copyright © 2017의 Steven S. Gubser 및 Frans Pretorius. Princeton University Press가 게시하고 허가에 의해 재 인쇄되었습니다.
리드 이미지 크레딧 :Khakimullin Aleksandr / Shutterstock
