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상대성이론. 거시물리학

특이점 (特異點)

 

특이점(特異點)

 

일반적인 물리 법칙이 적용되지 않는 지점. 물리 현상을 수학적으로 나타냈을 때 위 2번의 특이점이 나타나는 곳도 마찬가지로 특이점이라고 부른다.

직관적으로 이해할 수 있는 특이점의 예시로는 북극점과 남극점이 있다. 지구 표면에서의 북극점과 남극점은 일종의 특이점이 된다. 그 이유는 이 두 점을 제외한 모든 지구표면에선 동서남북이 다 존재하는데 반해, 북극점, 남극점에서는 모든 방향이 다 남쪽, 북쪽이기 때문이다.

물리 이론에서 나타나는 특이점의 간단한 예시로는 전자가 있다. 전기장은 전하로부터의 거리의 역제곱에 비례하기 때문에 전자를 점입자로 취급한다면 전자 자신의 위치에서는 전기장이 무한대로 발산한다. 또한 전기장이 가지는 에너지는 전기장의 크기의 제곱에 비례하기 때문에, 전자가 가지는 에너지 또한 무한대로 발산한다. 현대물리학에서는 재규격화라는 수학적 기법으로 무한대를 상쇄시켜 그러한 문제를 해결한다. 덧붙여 이 재규격화라는 방식을 개발한 공로로 줄리언 슈윙거, 도모나가 신이치로, 리처드 파인만은 1965년 노벨 물리학상을 수상한다. 다만 재규격화는 중력에 의한 효과를 고려하지 않기 때문에 자체에너지 문제의 완전한 해결책이라 보기는 어렵다.

물리학적으로 이 단어를 쓰는 경우 중 가장 대중적으로 잘 알려진 사례는 블랙홀의 특이점에 대한 것이다. 이 경우에는 블랙홀의 실체가 되는 지점으로, 어마어마한 중력에 의해 알려진 물리학적 법칙이 적용되지 않는다. 블랙홀의 특이점은 사건의 지평선(Event Horizon)을 넘어선 곳에 존재하는데, 특이점이 내놓는 중력 때문에 이 지평선 안쪽으로는 더 이상 외부에서 관측 가능한 사건이 존재할 수 없게 된다. 이론적으로, 특이점의 부피는 0이며, 밀도는 무한대로 간주된다. 그러나 최근에는 엔트로피의 상한선[3]이 있는 것이 아닌가 하는 관측과 함께, 특이점 밀도의 한계치에 대한 연구가 진행되고 있다.

이 단어로부터 유래하여, 과학 외적으로도 어떤 특정한 공간/차원의 기준점이 되는 무언가를 뜻하는 용어로 자주 쓰인다. 이 문서의 3문단처럼 주로 여러 창작물에서 보이는 '특이점'이라는 용어는 여기서 유래를 가진 것으로 볼 수 있다.