시즈오카 대학의 모리타 켄 강사는 일상적으로 흔한 현상인 나비 효과에서 블랙홀에서 일어나는 것으로 여겨지는 양자론적인 발열 현상이 마찬가지로 일어날 수 있다는 이론 예측을 세우는 데 성공했다.

 호킹은 1974년에 블랙홀이 양자론의 효과에 의해 열을 가질 것으로 예측했다.이 온도를 호킹 온도라고 하며, 양자론의 효과의 크기를 나타내는 플랑크 상수에 비례하는 식으로 표현된다.온도가 플랑크 상수에 비례한다는 것은, 즉 발열 현상이 완전히 양자역학적 효과에 기인한다는 의미다.

 블랙홀에서의 열적 성질의 기원은 지금도 많은 수수께끼에 싸여 있으며, 이것을 해명하는 것은 현대 물리학 최대의 과제 중 하나로 꼽힌다.양자론적인 발열현상에 대해서도 다양한 연구가 이루어졌으며, 블랙홀 외에도 초음속 유체나 상대론적 가속운동 등에서도 일어나는 것으로 해명되었지만, 상당히 한정된 상황에서 일어나는 특수 한 현상인 것에 변함은 없다.

 한편, 버터플라이 효과는, 약간의 변화에서도 시간이 지나면 매우 큰 영향을 주는 현상으로, 예를 들면 커피에 우유를 부어 때의 우유의 확산이나, 산 위를 구르는 볼의 운동 등과 같이, 우리 몸으로 일상적으로 일어나고 있다.

 본 연구는 이 버터플라이 효과가 일어날 때 호킹 온도와 마찬가지로 플랑크 상수에 비례하는 온도를 가진 발열 현상이 일어날 수 있음을 예언하는 것이다.버터플라이 효과에 있어서의 양자론적인 발열 현상으로 발생하는 온도는 매우 낮아, 지금까지 관측되지 않았기 때문에, 향후는 실험적으로 확증을 얻는 것이 과제가 되지만, 본 연구로부터 얻어진 버터플라이 효과와 블랙홀의 관계는 블랙홀의 양자론적 성질의 해명에 도움이 될 것이라고 기대되고 있다.

논문 정보:【Physical Review Letters】Thermal emission from semiclassical dynamical systems

시즈오카 대학

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