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벌거벗은 슬롯 머신 프로그램 노출특이점 일반상대성이론 붕괴

벌거벗은 슬롯 머신 프로그램 노출특이점 일반상대성이론 붕괴

슬롯 머신 프로그램 특이점은 사건의 지평선에 둘러싸여 외부세계와 고립되어 있다. 슬롯 머신 프로그램은 사건의 지평선으로 둘러싸여 있기 때문에 나머지 우주로부터 멀리 격리돼 있는 상태이다. 사건의 지평선(event horizon)에 둘러싸이지 않은 특이점을 노출특이점(naked singularity)이라고 한다. 노출특이점이 존재하면 특이점보다 과거의 사건은 물리적으로 예측 불가능하게 되어버린다. 만일 노출 특이점이 존재한다면 일반상대성이론은 깨지게 되는 것이며 만일 일반상대성이론이 깨지게 되면 모든 것이 뒤집히게 될 것이다. 일반상대성이론이 깨지면 인과율(원인과 결과) 법칙을 더는 논의할 수 없기 때문이며 우주를 설명할 수 있는 이론은 더는 없게 되는 것이다.


우주에는 노출슬롯 머신 프로그램이 발견되지 않아 마치 누군가가 금지되고 있다는 주장을 우주검열가설이라고 한다. 1969년 로저 펜로즈(Roger Penrose)가 제창한 우주검열가설(cosmic censorship hypothesis)은 시공간에 노출된 슬롯 머신 프로그램이 없다는 가설이다. 펜로즈 이후 몇 십 년 동안 우주검열가설이 성립한다는 연구가 많았다.


하지만 2010년 컴퓨터시뮬레이션으로 슬롯 머신 프로그램 바깥경계가 붕괴되고 노출특이점이 남는다는 시나리오가 제시되었다. 우리의 3차원 우주에선 발생이 불가능하지만 ‘특정한’ 경우 우주검열가설이 깨어질 수 있다는 가설이다. ‘추가 차원’을 가정하는 우주 모형에선 노출특이점이 발생함이 드러났다.


2016년에는 컴퓨터시뮬레이션을 통해 5차원 슬롯 머신 프로그램을 만들어내는 데 성공했다. 만일 이런 슬롯 머신 프로그램이 실제로 존재한다면 이들은 노출 특이점이 나타날 수 있다.


가스나 먼지 같은 물질이 슬롯 머신 프로그램에 떨어지면 빨려 들어가기 전에 원반을 형성한 채 빠르게 맴돌게 되는데 이것을 강착원반(accretion disk)이라고 한다. 이 원반은 매우 밝아서 슬롯 머신 프로그램의 존재를 알려준다. 일반 슬롯 머신 프로그램도 사건의 지평선 가장자리에 형성된 강착원반을 통해 그 존재를 알 수 있다. 그런데 사건의 지평성이 사라진 ‘벌거숭이’ 슬롯 머신 프로그램이 있다면 그것을 둘러싼 빛의 고리를 관측함으로써 발견해낼 수 있다는 연구 결과가 2020년 발표됐다. 벌거숭이 슬롯 머신 프로그램이 일반 슬롯 머신 프로그램과 약간 다르게 작용한다는 사실을 발견했다. 강착원반은 자체적으로 고유의 중력이 있으며, 슬롯 머신 프로그램의 중앙에 있는 조밀한 물체를 왜곡시킬 수 있다. 이러한 왜곡은 물체 주변의 중력 환경에 차례로 영향을 미쳐 안쪽으로 소용돌이치는 물질의 경로를 미묘하게 변화시킨다. 벌거숭이 슬롯 머신 프로그램 주변의 강착원반은 슬롯 머신 프로그램 주변보다 훨씬 더 밝을 수 있다는 것이다. 하지만 현재의 망원경들은 이 같은 차이를 구별할 수 있는 민감성을 지니고 있지 않다. 우주에서 실제로 벌거숭이 슬롯 머신 프로그램을 발견한다면 기존의 지식을 무너뜨릴 수 있을 만큼 물리학에서 중요한 발견이다.

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