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천체물리/우주론
Q.블랙홀에서 시간은 느리게 가나요?
2010-02-23
A.블랙홀에 들어간다고 해서 과거로 시간 여행을 할 수 있다는 것은 아닙니다. 아인슈타인의 일반상대론에 따르면 중력은 시간을 늦게 가게 한답니다. 블랙홀에 들어가는 우주선을 탄 사람은 자기의 시계가 정상적으로 가지만, 블랙홀 밖에서 이 사람을 관찰하는 관찰자는 자기 시간에 비하여 우주선을 탄 사람의 시간이 상대적으로 천천히 가는 것을 관측하게 됩니다.
블랙홀에 들어가는 사람은 자신은 빠르게 움직이고 있는 것처럼 생각되겠지만, 밖에서 보는 관측자가 관측하게 되면 이 사람은 블랙홀의 중심에 다가갈수록 더 천천히 빨려들어 가는 것으로 보입니다. 이런 이유는 속도=거리/시간이므로 같은 속도에서 시간이 천천히 가면, 즉 시간이 작아지면, 간거리도 작아지기 때문입니다.
진공에서의 빛의 속도는 관측자의 계에 상관없이 일정합니다. 즉 블랙홀로 빨려들어 가는 사람이 관측하거나, 밖의 관측자가 관측하거나 그 속도는 일정합니다. 광년은 진공 중의 빛의 속도를 기준으로 하고 있습니다.
그런데 빛이 매질에 들어가면 속도가 달라집니다. 예를 들어 태양의 반경은 약 70만 km인데 진공에서라면 빛이 중심에서 표면까지 걸리는 시간이 2.3초밖에 걸리지 않겠지만, 그 중심에서 핵반응이 일어나 생성된 광자가 태양 표면에 도달하기까지는 수 천년이 걸립니다. 마찬가지로 프리즘을 통과할 때 빛이 굴절을 일으키는 것은 매질 속에서 빛의 속도가 느려지기 때문입니다.
블랙홀에 들어가는 사람은 자신은 빠르게 움직이고 있는 것처럼 생각되겠지만, 밖에서 보는 관측자가 관측하게 되면 이 사람은 블랙홀의 중심에 다가갈수록 더 천천히 빨려들어 가는 것으로 보입니다. 이런 이유는 속도=거리/시간이므로 같은 속도에서 시간이 천천히 가면, 즉 시간이 작아지면, 간거리도 작아지기 때문입니다.
진공에서의 빛의 속도는 관측자의 계에 상관없이 일정합니다. 즉 블랙홀로 빨려들어 가는 사람이 관측하거나, 밖의 관측자가 관측하거나 그 속도는 일정합니다. 광년은 진공 중의 빛의 속도를 기준으로 하고 있습니다.
그런데 빛이 매질에 들어가면 속도가 달라집니다. 예를 들어 태양의 반경은 약 70만 km인데 진공에서라면 빛이 중심에서 표면까지 걸리는 시간이 2.3초밖에 걸리지 않겠지만, 그 중심에서 핵반응이 일어나 생성된 광자가 태양 표면에 도달하기까지는 수 천년이 걸립니다. 마찬가지로 프리즘을 통과할 때 빛이 굴절을 일으키는 것은 매질 속에서 빛의 속도가 느려지기 때문입니다.