일반적으로, 항성들이 자체 중력에 의해서 중력수축을 하고, 이것이 어떤 반경(슈바르츠쉴트 반경과 같은)이내로 수축하는 경우, 빛도 탈출이 불가능한 블랙홀(Black hole)이 된다고 알려져 있습니다.
중력이 일반적으로 인력이기에 블랙홀의 내부에서도 계속해서 중력수축이 존재하고, 따라서 블랙홀의 중심부에는 무한대 에너지밀도를 갖는 영역이 존재하게 되고, 이러한 지점을 우리는 특이점(Singularity)이라 부르고 있습니다.
이러한 특이점에서는 기존의 물리법칙들을 적용할수 없기에, 물리학자들은 이러한 특이점을 싫어했고, 가급적 피하길 원했습니다. 우리는 이 특이점에 대한 해결책이 양자역학에 있을 것이라 추정하고 있고, 아직은 양자역학과 중력이 통합된 양자중력 이론이 완성이 되지 않았기에 정확한 설명을 제공하고 있진 못하지만, 양자역학적 효과에 의해서 특이점은 존재하지 않을 것으로 추정하고 있습니다.
이 특이점에 대해서 양자역학적 설명에 의존하지 않더라도, 이러한 특이점이 존재하지 않는 다!는 주장(가설)을 해보고자 합니다.
간략한 모델인 슈바르츠쉴트 블랙홀의 반지름은 
고전역학적으로 중력퍼텐셜에너지를 구해보면, 구대칭이고 균일분포를 가정할 때, 중력퍼텐셜에너지의 총합인 중력자체에너지(gravitational self-energy or gravitational binding energy) U_S는 다음과 같이 표시됩니다.
일반적인 물체의 경우 이 중력 자체에너지의 크기는 매우 작기에 무시할 수준이나, 이것이 블랙홀과 같은 고밀도 물체인 경우 중력자체에너지의 값을 무시할 수 없게 됩니다.
중력 자체에너지를 질량등가식과 비교하여 보면,
이식의 의미는, 미소질량이 반경 R_S 이내에 균일분포한다면, 이러한 대상의 중력자체에너지는 질량에너지와 크기가 같다는 의미입니다. 따라서, 이러한 대상의 경우 질량에너지와 중력자체에너지가 완전히 상쇄될 수 있고, 질량에너지만 고려했을 때 총에너지가 Zero에 해당하게 됩니다.
R_S 를 블랙홀의 반지름인 R_B와 비교해 보면,
이게 됩니다.
이것의 의미는, 중력자체에너지가 질량에너지와 같아지는 지점이 블랙홀의 반경내에 존재하고, 그값은 균일분포를 가정할시, 블랙홀 반경의 30% 수준인 0.3R_B인 지점에 존재함을 의미합니다.
따라서, 어떤 입자가 블랙홀의 반경안에 들어온다고 하더라도, R=0인 지점까지 무한 수축하는 것이 아니라, 0.3R_B인 지점에서부터는 중력이 0이고, 0.3R_B인 영역 이내까지 진입할시에는 오히려 반중력적인 현상이 존재하기 때문에, 특이점을 갖지 않을 것이라는 설명을 제공해 줌을 알 수 있습니다.
중력퍼텐셜에너지를 고려하면, 블랙홀은 R_S인 영역 이내에서는 중력자체에너지가 질량에너지보다 더 크기에, 이 영역에 새로 진입하는 입자에게 반중력적인 효과를 미치고 이에 따라, 모든 질량이 특이점으로 붕괴되는 것을 방지하게 됩니다.
그러나, 전체적으로 여전히 블랙홀의 기능을 할 수 있어 보이는데, R_S가 R_B의 30% 수준에 불과하고, 이에 따라 체적이 크게 차이가 나기에(36배 수준) 총 질량비를 비교해 보면, 여전히 매우 큰 양의 질량에 대응되고 따라서, R_B 바깥의 대상들에 대해서는 여전히 블랙홀로서의 기능을 수행할 수 있다는 것입니다.
몇가지 재미있는 경우들도 생각해 볼 수 있는데,
1) 블랙홀을 형성했다 폭발하는 경우
항성이 중력수축하는 단계에서, 블랙홀 반지름 외부의 물질들이 블랙홀 내부로 유입되는데 이때 입자의 속도는 매우 큰 속도를 고려할 수 있습니다. 이러한 상황에서 이 입자들이 블랙홀의 사상의 지평면 안쪽으로 진입하더라도 여전히 속도벡터는 –r^방향(즉, 중심을 향한 방향)을 갖고 있게 됩니다.
따라서, 이들 입자가 매우 짧은 시간안에 R_S인 영역에 도달하고, 이 R_S인 영역을 넘어가는 상황이 생길수 있다는 점입니다.
위에서 질량이 균일분포한 상황을 고려하였으나, 이와 같이, 질량이 균일분포하지 않게 되는 경우, 즉 중심의 밀도가 훨씬 높은 경우에, 이들은 다시 팽창하게 되고, 블랙홀 바깥으로 튀어나올 가능성도 있어 보입니다.
다른형태로 표시하면, 질량밀도의 분포에 따라, 중력자체에너지의 반경 R_S가 블랙홀의 반경 R_B보다 더 큰 상황이 존재할 수 있고(?), 중력자체에너지에 의해서 얻은 속도와 중력자체에너지와 질량에너지의 상쇄효과를 고려할 경우, 블랙홀을 형성했다가 블랙홀이 폭발하거나, 임계질량 이상임에도 불구하고 블랙홀이 형성되지 않거나, 또는 블랙홀 반경 이내의 물질들이 튀어나오는 상황이 가능할 것이라는 점입니다.
2) 블랙홀 내부에서 입자들(에너지 분포)이 진동하면서 안정되는 경우,
위 분석과 유사한데, 중력자체에너지와 질량에너지의 힘겨루기에 의해서, 블랙홀 내부의 입자 또는 에너지분포가 진동하면서(중심으로부터의 거리R이 변하면서) 안정해지는 경우입니다.
3) 우주의 탄생에 대해서도 적용 가능하다.
플랑크스케일 이하와 같은 영역에서의 무언가의 탄생은 곧, 음의 에너지인 중력퍼텐셜에너지가 물질의 질량에너지보다 더 큼을 의미하기에, 척력적인 효과가 발생하고, 우주가 팽창하는 결과를 가져오게 될 것이다.
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2. https://www.researchgate.net/publication/313314666_Solution_of_the_Singularity_Problem_of_Black_Hole
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