6강 블랙홀

스탠퍼드 천재들이 선택한 진짜 물리 특강, 「물리의 정석」 시리즈가 최신작인 『물리의 정석: 일반 상대성 이론 편』으로 돌아왔습니다. 끈 이론의 창시자 레너드 서스킨드의 3000만 뷰 유튜브 명강을 엮은 이 책은,  블랙홀에서 우주의 탄생과 죽음까지 모든 것을 지배하는 아인슈타인 방정식을 독자가 직접 유도할 수 있게 하는 기회를 제공합니다. 이를 위해 이 책에는 손을 푸는 역할을 하는 '연습 문제'가 곳곳에 배치되어 독자가 문제 풀이 능력을 스스로 기르도록 돕고 있습니다. 이때 연습 문제를 풀긴 풀었는데 정답인지 확신이 가지 않는 분, 그리고 어떻게 풀어야 할지 실마리도 보이지 않는 분을 위해 (주)사이언스북스 블로그에서 『물리의 정석 솔루션: 일반 상대성 이론 편』을 준비했습니다. 모두 9회에 걸쳐 이루어질 이번 연재를 통해 탄생 110주년을 맞는 일반 상대성 이론을, 더 나아가 우주의 실제 구조를 더 깊이 이해하는 시간을 가져 보세요.

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6강 「블랙홀」에서 서스킨드 교수는 슈바르츠실트 계측을 복습하며 그것이 블랙홀 사건의 지평선(event horizon)을 어떻게 만들어 내는지 검토하는 것으로 시작합니다. 광선은 블랙홀 주변을 맴돌 수 있습니다. 서스킨드 교수는 고전 역학과 에너지 보존 및 각운동량 보존을 사용해 이 궤도의 운동 방정식을 얻고, 이 방정식을 통해 블랙홀 주변의 광선 궤도 반경에 있는 광자구를 도출합니다.
그다음 서스킨드 교수는 사건의 지평선의 물리학으로 넘어갑니다. 블랙홀 안으로 떨어지는 관측자는 사건의 지평선에서 특이한 것을 경험하지 않지만, 블랙홀 외부의 관측자에게는 안으로 떨어지는 관측자가 지평선에 도달하는 데 무한한 시간이 걸립니다. 이런 일이 어떻게 가능할까요? 사건의 지평선의 물리학은 균일하게 가속된 기준계의 쌍곡선 좌표를 사용해 분석됩니다. 지평선 안쪽에 있는 낙하하는 물체는 블랙홀의 중심에 있는 특이점을 피할 수 없는데, 그 이유는 반경 차원이 사실상 시간 차원이 되고 특이점은 모든 사건의 미래 한 지점이 되기 때문입니다.

 

 

서스킨드가 스탠퍼드에서 진행한 일반 상대성 이론 6강, 「블랙홀」 강연 영상. 

 

 

 

 

6강 PDF파일 다운로드 ▼

물리의 정석_솔루션_일반 상대성 이론 편_6강.pdf

2.21MB

 

※ 레너드 서스킨드의 책들 ※ 

『물리의 정석: 고전 역학 편』

 

『물리의 정석: 양자 역학 편』

 

『물리의 정석: 특수 상대성 이론과 고전 장론 편』

 

『물리의 정석: 일반 상대성 이론 편』

『우주의 풍경』

 

『블랙홀 전쟁』