블랙홀을 울리는 메아리

2004년 12월 인도양의 쓰나미의 여파로 인해 지금 과학자들은 끔찍한 파도를 예측하는데 필요한 준비를 하고 있다.
글 | Theodore A. Jacobson, Renaud Parentani















알버트 아인슈타인이 1905년에 특수 상대론을 발표했을 때, 그는 빛이 가상의 매질인 “에테르”의 진동에 의해 생겨난다는 19세기의 아이디어를 거부했다. 대신, 그는 전파되는 매질의 진동에 의해 발생하는 음파와는 달리, 빛은 어떠한 매질 없이도 진공 속을 나아갈 수 있다고 주장했다. 특수 상대론의 이러한 특징은, 현대 물리학의 두 기둥이 되는 일반 상대론과 양자 역학에서도 그대로 유지된다. 오늘날에 이르기까지, 원자핵 이하에서부터 우주 크기의 단위까지도, 모든 실험 데이터는 이 세 이론으로 성공적으로 설명되고 있다.

그럼에도 불구하고, 물리학자들은 중대한 이론적인 문제에 직면해 있다. 현재까지 아는 바로는, 일반상대론과 양자 역학은 공존할 수 없다. 일반 상대론에서 시공간의 곡률로 해석하는 중력은, 양자 이론으로 융합되기를 완강히 거부한다. 이론가들은 양자 역학으로 가능해진 매우 짧은 거리에서의 매우 크게 휘어진 시공간의 구조를 이해하는 데에 아주 조금밖에 나아가지 못했다. 좌절한 일부 사람들은 전혀 예상치 못한 곳에서 힌트를 찾기 시작했다: 그곳은 흔히 볼 수 있는 결정과 유체와 같은 물질을 다루는 응집 물리학이었다.

시공간처럼, 응집 물질은 거시적으로 보면 연속체처럼 보이지만, 시공간과는 달리 양자 역학이 지배하는 미시적인 구조는 잘 알려져 있다. 게다가, 불균일하게 흐르는 유체에서 전파되는 소리는 휜 공간에서 전파되는 빛과 아주 유사하다. 음파를 이용한 블랙홀의 모델을 .....