New model could show that stephen hawking is right about black holes. - Alfredo Carpineti
새로운 모델이 블랙홀에 관해 Stephen Hawking이 옳다는 것을 보여줄 수도 있다. - Alfredo Carpineti
One of the longest standing mysteries of black holes is what happens to stuff when it falls inside. Information can’t move faster than light, so it can’t escape a black hole, but we know that black holes shrink and evaporate over time, emitting Hawking radiation. This has troubled scientists for 40 years. Information can’t simply vanish.
블랙홀에 관해 가장 오래 제기된(stading) 것들 중 하나는 ‘물체가 안쪽으로 떨어질 때 무슨 일이 발생하는가’이다. 정보는 빛보다 빠를 수 없다. 따라서 그것은 블랙홀을 탈출할 수 없다. 그러나 우리는 시간이 지남에 따라, 블랙홀이 호킹 복사(Hwaking radiation)를 내뿜으며 차츰 줄어들고 증발한다는 것을 안다. 이것은 40년동안 과학자들을 괴롭혀왔다(trouble). 정보는 단순히 사라질 수 없다.
Now, physicists Kamil Brádler and Chris Adami, from the University of Ottawa and Michigan State University respectively, have been able to show that the information is not at all lost, but is transferred from the black holes into the aforementioned Hawking radiation, potentially solving a long-standing mystery of cosmology.
요즘, 각각 Ottawa, Michigan 대학교 에서 온, Kamil Badler와 Chrise Adami 물리학자는 정보는 모두 소멸(lost)되지 않는다는 것을 보여줄 수 있었다. 그러나 정보는 블랙홀로부터 앞에서 말했던 호킹 복사로 옮겨진다. 어쩌면(potentially) 우주의 오래 제기된(long-standing) 문제를 풀면서.
Over 40 years ago, Stephen Hawking put forward the idea that although nothing can escape a black hole, there should be a certain amount of particles emitted from the outer edge of the black hole’s event horizon. This emission would over time steal energy from a black hole, causing it to evaporate and shrink.
40년도 전에, 스티븐 호킹은 그 아이디어 -비록 무엇도 블랙홀을 탈출할 수 없지만, 그곳에는 틀림없이 블랙홀의 사건의 지평선(the black hole’s event horizon)의 바깥 고리로부터 방출된 많은 양의 입자들이 있다는- 를 앞당겼었다(put forward). 이 방출은 블랙홀로부터 오랫동안 에너지를 뺴앗았다. 블랙홀이 증발하고, 줄어듦을 야기하며.
The emission was not from the black hole itself, so physicists began to wonder what happens to the information within black holes when they disappear. If the information is irretrievably lost there would be a violation of the laws of quantum mechanics, and this led to the Black Hole Information Paradox.
그 방출은 블랙홀 자신으로부터 온 것이 아니었다. 따라서 물리학자들은 궁금해하기 시작했다. 그들이 사라질 때, 블랙홀 안에서 정보에게 무슨 일이 발생하는지. 만약 그 정보가 돌이킬 수 없게(irretrievably) 사라진다면, 그곳에는 양자 법칙(the laws of quantum mechanics)의 위배가 존재하게 되고, 그리고 이것은 블랙홀 정보 역설(the Black Hole Information Paradox)를 야기한다. (양자 역학에서는 어떤 사건의 결과로 발생할 수 있는 모든 결과의 확률의 합은 언제나 1로 보존되어야 한다는 단일성이라는 필수적 성질이 있는데, 정보의 소실은 곧 단일성의 위반을 의미한다.)
“The issue was never laid to rest because Hawking’s calculation was not able to capture the effect that the radiation, called Hawking radiation, has on the black hole itself,” Adami said in a statement.
“이 이슈는 절대 묻힐 수 없었다(was never laid to rest). 왜냐하면 호킹의 계산은 그 효과-호킹복사라고 불리는 복사(radiation)가 블랙홀에서 스스로(itself) 가지고 있는-를 잡아내지(capture) 못했었기 때문이다.”라고 연설에서 Adami가 말했다.
“Physicists assumed that the black hole would shrink in time as the Hawking radiation carries away the black hole’s mass, but no one could verify this through mathematical calculations.”
“물리학자들은 호킹 복사(Hawking radiation)가 블랙홀의 질량을 줄이는 그때에 그 블랙홀이 줄어들 것이라고 가정했다. 그러나 누구도 이것을 수학적 계산을 통해 입증하지 못했다.”
Is Hawking radiation transferring information out of black holes? NASA/JPL-Caltech
호킹 복사(Hawking radiation)가 블랙홀에서부터 정보를 빼았는 것인가? NASA/JPL-Caltech
Several solutions have been put forward to resolve the paradox, but many physicists just assumed that it would be solved once we had a complete theory of quantum gravity. Although general relativity and quantum mechanics are two of humanity’s greatest achievements they don’t work well together. Black holes are one of those cases in which both theories are needed.
몇몇 해결책들은 그 역설을 풀기 위해 앞당겨져왔다. 그러나 많은 물리학자들은 그것은 단지 우리가 양자 중력 이론의 완전함을 가졌을때 풀려진다고 가정한다. 비록 일반적인 연관성, 그리고 양자 매커니즘은 인류의 가장 큰 업적들 중 두가지이지만, 그들은 함께 잘 동작하지 않는다. 블랙홀은 그 두가지의 이론이 필요한 경우들 중에 하나이다.
The model put forward by Brádler and Adami looks at the quantum effect that produced Hawking radiation. They used computer simulations to evolve the the black holes, and they noticed that the Hawking radiation was taking energy and information out of the black hole.
Bradler와 Adami에 의해 앞당겨진 그 모델은 호킹 복사(Hawking radiation)을 생성하는 그 양자 효과에 주목한다. 그들은 그 블랙홀을 이끌어내기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하였고, 그리고 호킹 복사(Hawking radiation)는 에너지와 정보를 블랙홀의 바깥으로 내보낸다는 것을 알아내었다.
“To perform this calculation, we had to guess how a black hole interacts with the Hawking radiation field that surrounds it,” Adami said.
이 계산을 해내기 위해, 우리는 어떻게 블랙홀이 그것을 둘러싸고 있는 호킹 복사 영역(Hawking radiation field)과 상호 작용하는지 추축해야만 했다.”라고 Adami가 말했다.
“This is because there currently is no theory of quantum gravity that could suggest such an interaction. However, it appears we made a well-educated guess because our model is equivalent to Hawking’s theory in the limit of fixed, unchanging black holes.”
“왜냐하면 현재 그러한 상호작용을 지지하는(suggest) 양자 중력(quantum gravity) 이론이 없었기 때문이다. 그러나 그것은 우리가 잘 교육된(well-educated) 추측을 만들었을때 나타났다. 왜냐하면 우리의 모델은 고정되고 변하지 않는 블랙홀들의 한계에 관한 호킹의 이론과 동등하였기 때문이다.”
Their work, published in Physical Review Letters, is an interesting step forward in understanding black holes. Other teams are also trying to solve the information paradox. But while it doesn’t tell us much about the future theory of quantum gravity, it hints that this theory is there for us to discover.
물리 서평 편지(Physical Review Letters)에 기고된 그들의 업적은 블랙홀을 이해해 나아가는 하나의 흥미로운 단계(step)이다. 다른 팀들 역시 정보 역설(information paradox)을 풀기 위해 노력하고 있다. 그러나 그것이 양자 중력(quantum gravity)의 미래 이론에 관해 우리에게 많은 것을 알려주지 않으면, 그것은 이 이론이 우리에게 발견하기 위해 그곳에 있다는 것을 암시한다.
“While our model is just that – a model – we were able to show that any quantum interaction between black holes and Hawking radiation is very likely to have the same properties as our model,” Brádler said.
“우리의 모델이 단지 ‘모델(a model)’ 일지라도, 우리는 보일 수 있었다. 블랙홀과 호킹 복사(Hawking radiation) 사이의 어떠한 양자 작용은 우리의 모델의 경우처럼 똑같은 성질들을 가질 가능성이 매우 높다는 것을.”라고 Bradler가 말했다.
