블랙홀 13, 블랙 홀 근처에서는 시간

블랙 홀 근처에서는 시간이 어떻게 되나요?

1장과 2장에서 나는 시공간이 질량의 존재에 의해 어떻게 왜곡되는지 설명했고 이것은 공간 뿐만 아니라 시간도 블랙 홀에 가깝게 영향을 미친다는 것을 의미한다.

여러분이 슈와르 헤드 블랙 홀에서 안전한 거리를 유지하고 싶지만 시간이 근처에서 어떻게 작용하는지에 대해 더 배우고 싶다고 상상해 보세요. 따라서 26명의 고정 관찰자가 블랙 홀의 이벤트 지평선 가까이에 배치되지만 확실히 그 밖에 안전하게 배치됩니다. 이러한 관찰자의 이름은 A에서 Z사이이며, 이벤트 수평선에서 A가 가장 가까우며 Z가 안전하게 멀리 떨어진 곳에 배치됩니다. A에서 Z까지의 각 관찰자는 특정 위치에서 현지 시간을 측정할 수 있는 양호한 클럭을 가지고 있습니다. A에서 Z사이를 이 실험에 참여하도록 설득하기 위한 거래의 일환으로, 당신은 당신의 안전한 시간에 읽을 수 있도록 조정된 특별한 시계의 선물 형태로 그들에게 제안했다. 여러분에게 가장 가까운 파티 라이트는 그가 소지하고 있는 두 시계가 현지 시간(전문 용어로는 적절한 시간)을 측정하는 그의 시계보다 약간 느리게 작동하기 때문에 약간 다른 시간을 읽습니다. 참가자들의 결합된 결과 Z-A는 블랙 홀에 가깝게, 참가자들의 특별히 조정된 선물 시계에서 보고된 먼 시간과 비교했을 때 시계 측정 시간이 더 느리다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 설명된 이 효과는 시간 분산으로 알려져 있다. 블랙 홀에 더 가까이 있는 알파벳의 시작에 가까운 관찰자들에게는 그 효과가 점점 더 커질 것이다. 블랙 홀에 더 근접할수록, 원거리 관찰자가 사용하는 시계에 비해 현지 시계가 더 느리게 작동할 것이다.

다른 블랙 홀에서 같은 거리에 있는 26명의 관찰자들과 함께 실험을 멀티 태스킹을 한다고 가정해 봅시다. 그것들은 첫번째 블랙 홀 근처에 그들의 이름이 쓰여 있는 것과 같은 방식으로 배열되어 있다. 하지만, 이 두번째 경우에, 블랙 홀은 여러분의 첫번째 실험에서 블랙 홀의 양이 두배가 됩니다. 이 두번째 관측자 세트를 위해 준비한 비정상적인 시계는 원래 실험에서와 같이 근본적으로 변경되어야 하지만 각 비정상적인 시계를 조정해야 하는 속도는 첫번째 관측치보다 정확히 두번째 질량의 반을 가진 첫번째 블랙 홀의 이러한 시간 분산 효과는 블랙 홀의 질량이 더 클 경우 더 커지며, 이벤트의 지평선에 더 가까워질수록 더 심해집니다.

이번 분산은 블랙 홀에 가까운 시계에 대한 추가적인 광 이동 시간의 결과가 아니므로 단순히 안전 거리 관찰자로부터 멀리 떨어져 있는 것은 아니다. 시계가 블랙 홀에 가까울수록 시간의 흐름을 측정하는 데 어떤 평판을 사용하는지에 상관 없이 시간이 시계에서 흐르는 속도가 느려집니다. 시간 자체가 늘어난다.

블랙 홀 근처에 시간의 변화는 무엇일까요? 이로 인해 블랙 홀의 매우 국부적인 관찰자 프레임에서 발생하는 영향은 실제로 매우 멀리 떨어진 관찰자 프레임의 영향과 매우 다르게 측정됩니다.

자, 만약 여러분의 첫번째 실험에서 관찰자 A가 약간 부주의해 져서 블랙 홀 쪽으로 떨어지도록 첫번째 시계를 떨어뜨렸다면 어떻게 될까 생각해 봅시다. 그럼에도 불구하고, 그는 당신이 그를 실험에 참가하도록 유혹한 선물 시계를 안전하게 잡고 있을 것이다. 당신과 A둘 다 그의 첫 시계가 구멍 쪽으로 움직이는 것을 볼 수 있을 것이다. 그 시계는 블랙 홀 안으로 점점 더 빠르게 움직이는 것을 발견할 것이다. 당신과 A는 점차 떨어지는 시계에서 읽는 시간이 A의 다른 시계에서 읽는 시간(즉, 같은 시간에 해당하도록 조정된 시간)에 비해 훨씬 더 혼란스러워 진다는 것을 알게 된다. 잠시 후에 당신과 A둘 다 시간이 흐르는 것을 알아차리기 시작할 것이다. 이벤트 수평선에서 멀리 떨어진 관찰자를 향해 방출된 광자는 그곳에 무기한으로 머무르는 것으로 보인다. 이벤트 지평선의 임계 반경 내를 통과한 후 블랙 홀에 떨어지는 모든 상황은 외부 관찰자가 알 수 없습니다. 그러므로 사건의 지평선은 우주 시간의 구멍으로 여겨질 수 있다. 제1장에서 보았듯이, 사건의 지평선에서는 어떤 빛도 나타나지 않을 것이다. 그것이 바로 검은 색인 이유이다. 하지만, 떨어진 시계의 기준틀에서 사건의 지평선을 통해 추락하는 것은 결코 불변이 아니다. 시계의 관점에서, 블랙 홀의 질량이 태양의 10배라고 가정하면, 그것은 단 1초 만에 특이점으로 이동할 것입니다. 만약 그 시계가 불행하게도 태양의 10억배의 질량을 가진 초대형 블랙 홀에 떨어진다면(8장에서 4시간을 연구할 때 만나는 것과 같이), 그 내부의 더 큰 시간이다.