서론
이전 글에서 잠깐 소개했던 영화 인터스텔라에서 주인공이 거대 블랙홀인 가르강튀아로 들어가자 4차원 공간인 테서렉트 (Tesseract)에 도착하게 됩니다. 이 한 장면에서 블랙홀, 웜홀, 화이트홀이 동시에 나타납니다. 영화 내에서는 직접적인 언급이 없어서 몰랐던 분들도 많았을 것입니다.
그런데 이상합니다. 블랙홀에 접근하게 되면 블랙홀의 중력에 의해 점점 빨려들어갈 것이고, 영원히 빠져나올 수 없었을 것입니다. 영화에서는 어떻게 주인공이 우주선을 타고 가르강튀아에 들어갔다가 새로운 공간으로 나올 수 있었을까요? 바로 블랙홀의 질량이 거대했기 때문입니다. 영화 내에서 가르강튀아의 질량은 태양의 약 1억 배가 큰 것으로 설정되어 있었습니다. 철저하게 과학적인 고증을 거친 연출이라는 것입니다.
이번 글에서는 웜홀과 화이트홀이 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.
본론
웜홀 (Worm Hole)
웜홀은 현재 우주에서 전혀 다른 우주로 매우 효율적으로 움직일 수 있는 터널입니다. 마치 벌레가 사과를 갉아먹으며 반대 방향으로 나오는 모습을 빗대어 표현한 현상입니다. 일종의 지름길인 셈입니다. 물리학자 킵 손 교수는 그의 논문에서 이렇게 말했습니다.
엄청난 양의 질량과 음의 질량을 가진 물질이 있으면 서로 다른 시공간을 연결하는 웜홀을 만들 수 있다.
이론에 의하면, 인류는 수백 억 광년 떨어진 곳까지 우주 왕복 여행을 할 수 있는 것입니다. 사실 웜홀은 이론적으로 존재할 뿐, 실제로 관측된 적이 없고 실험적인 근거도 없습니다. 이론적으로도 문제가 많습니다. 웜홀의 벽은 너무 빨리 붕괴되기 때문에 그 어떤 것도 통과할 수 없습니다. 웜홀을 통과하려면 웜홀의 벽을 유지 시켜주는 특정 매개가 필요합니다. 하지만 웜홀을 발견하지도 못했는데 웜홀의 벽을 유지할 수 있는 기술을 개발한다는 것 자체가 말이 안됩니다. 그렇기 때문에 영화에서는 미래의 어떤 존재가 웜홀을 만들었고 이를 계속 유지해 왔다는 설정이 된 것입니다.
화이트홀 (White Hole)
우주에는 빛 마저 빨아들이는 블랙홀이 있다면, 다시 뱉어내는 가상의 연결 통로인 화이트홀이 있습니다. 화이트홀은 웜홀과 마찬가지로 실제로 관측된 적이 없는 가상의 존재입니다. 단순히 ‘블랙홀이 무언가를 빨아들였다면 다시 나오는 곳이 존재하지 않을까?’라는 상상에서 시작된 개념입니다.
하지만 이 후 스티븐 호킹 박사의 호킹 복사 (Hawking Radiation) 이론에 의해 블랙홀의 에너지가 바깥으로 방출되는 현상을 이론적으로 규명하면서 화이트홀의 존재는 점점 감춰지고 있는 추세입니다. 실제로 제프 슈타인하우어 연구팀은 소리 블랙홀을 구현해 호킹 복사 이론이 맞았음을 실험적으로 증명했고, 관련 논문을 출판했습니다.
결론
웜홀과 화이트홀은 아직 이론적으로 완벽하지 않은 개념입니다. 그러나 블랙홀도 똑같은 처지였습니다. 아직 우리가 밝혀내지 못한 것일 뿐, 비슷한 개념이 존재할 것이라는 생각이 듭니다. 과학 기술의 발달을 거듭하여 모호한 개념들이 정립되어 새로운 과학 탐구의 길이 열렸으면 좋겠습니다.