¿Es un agujero negro una discontinuidad en el espacio-tiempo?

Interesante pregunta. Comencemos con la definición de continuidad.

Sea [math] a [/ math] un punto en el dominio de una función [math] f (x). [/ Math]

Entonces, [matemática] f [/ matemática] es continua en el punto [matemática] x = a [/ matemática] si se cumple la siguiente condición:

[matemáticas] \ displaystyle \ lim_ {x \ a a} f (x) = a [/ matemáticas]

En términos más generales, una función [matemática] f (x) [/ matemática] es continua en un conjunto si es continua en cada punto del conjunto y si [matemática] f (x) [/ matemática] es continua, entonces es También continuo en cada punto de su dominio.

Ahora, consideremos un conjunto de todos los puntos en el espacio alrededor del agujero negro y en el agujero negro y llamémoslo [matemáticas] S (x, y, z, t) [/ matemáticas] con [matemáticas] x, y, z, t [/ matemáticas] [matemáticas] \ en [/ matemáticas] [matemáticas] \ R [/ matemáticas]

Dado que este dominio incluye todo alrededor y en el agujero negro, también incluye la singularidad.

Por definición, una singularidad (aunque, una singularidad matemática) es un punto en el que un objeto matemático no está definido o, un punto en un conjunto, donde la función no se comporta bien, es decir, no es diferenciable, es discontinua, etc. .

Entonces, dado que se da que el punto menos bien comportado en el espacio con nuestras teorías muy precisas, es la singularidad de un agujero negro, entonces esto significaría que existe un punto en nuestro dominio [matemáticas] S [/ matemáticas] donde nuestro La función no es continua.

Entonces, quizás podrías decir que un agujero negro es una discontinuidad en el espacio-tiempo. O más precisamente, se podría decir que la singularidad de un agujero negro es una discontinuidad en el espacio-tiempo.

Sin embargo, no estoy seguro de si este enfoque simplista es suficiente para hacer esta declaración.

Sí, tienes razón, parcialmente. Usted ve que un agujero negro tiene dos partes: un horizonte de eventos y una singularidad en el centro (considerando que es un agujero negro de Schwarzschild). La culminación se llama un agujero negro.

Ahora volviendo a su pregunta, solo la singularidad en el centro del agujero negro no es parte de nuestro espacio-tiempo, es decir, solo el punto único es un punto de discontinuidad en nuestro espacio-tiempo, no todo el agujero negro. ¿Porque preguntas? Bueno, uno de los postulados de la Relatividad General es que “localmente cualquier parche en nuestro espacio-tiempo curvo debe ser de naturaleza Minkowskiana”, es decir, en regiones suficientemente locales, las leyes de la Relatividad Especial deberían ser válidas. Pero si considera una región local alrededor de la singularidad, no satisfará esta condición debido a su curvatura infinita. Entonces, técnicamente, la singularidad en sí misma no es parte de nuestro espacio-tiempo y, por lo tanto, es una discontinuidad.

¡A veces la singularidad incluso se considera como un límite de nuestro universo!

En la métrica de Schwarzchild, sí, la métrica es singular en el horizonte de eventos (que está en este Universo). En las métricas de Eddington o Kruskal, la única singularidad está en “el centro” (que no está en este Universo).

Por lo tanto, un agujero negro es discontinuo desde nuestro espacio-tiempo en / cerca de su horizonte de eventos, pero también tiene un espacio-tiempo interno que no es discontinuo ya que existe una “superposición” con el nuestro. Entonces ” Sí y no.

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