[1분 과학] '호킹 복사'를 1분 안에 설명할 수 있을까요?

 

 

우주의 엔트로피는 항상 증가하죠.

그런데 어떤 물건이 블랙홀로 빠진다면

블랙홀 외부의 엔트로피는 감소하죠.

 

그럼 블랙홀의 엔트로피가 증가하나요?

그것을 어떻게 알 수 있죠?

 

베켄슈타인은 블랙홀이

사건의 지평선 겉넓이에 비례하는 엔트로피를 가진다고 주장했어요.

하지만 엔트로피를 가지는 물체는 온도를 가지고

그럼 복사 에너지를 방출해야 하거든요?

 

호킹은 이 주장에 분노했지만 자신이 그것을 계산했죠.

우리가 생각하는 빈공간에도 중력장, 전자기장이 존재해요.

 

불확정성 원리에 따르면

장의 에너지는 0이 될 수 없고

짧은 시간 동안 변하는 양자요동을 합니다.

 

이것은 짧은 시간 동안 일어나는

가상 입자 쌍의 생성과 소멸로 볼 수 있어요.

 

에너지가 무에서 무로 돌아가야 하니

하나는 음의 에너지, 하나는 양의 에너지를 가져요.

 

양의 에너지는 실제 입자,

음의 에너지는 가상 입자입니다.

그런데 블랙홀 내부에서는

실제 입자도 음의 에너지를 가져요.

 

그럼 사건의 지평선 근처의 쌍 생성에서

음의 에너지를 가진 가상 입자가 블랙홀 내부로 들어가면

실제 입자가 되기 때문에

짝을 찾아 소멸하지 않아요.

 

그럼 그 짝꿍은 양의 에너지를 가진 채

블랙홀을 벗어나는 거죠.

 

그래서 블랙홀은

음의 에너지를 얻어 에너지가 감소하고

양의 에너지를 방출하는 것처럼 보여요.

이것이 호킹복사입니다.