¿La idea de un agujero negro con densidad infinita no rompe las reglas de la física?

La idea de que un agujero negro tenga una densidad infinita no rompería por completo las leyes de la física, aunque podría doblarla. Se pueden formar agujeros negros cuando cualquier objeto de cualquier masa se aplasta y compacta hasta que alcanza el radio de Schwarzschild. El radio de Schwarzschild es el punto donde una masa de objetos continuará colapsando sobre sí misma hasta que se convierta en una singularidad, que es un punto unidimensional. No ocuparía espacio, pero existe. Lo que quiero decir es que se puede medir donde está y si se mueve o no. El radio de Schwarzschild también es el punto donde un objeto puede acercarse tanto al centro de masa que la velocidad de escape alcanza la velocidad de la luz. El radio de Schwarzschild es diferente para cada objeto dependiendo de la masa. El sol tiene un radio de Schwarzschild de 3 kilómetros, aproximadamente 2 millas, y la tierra tiene un radio de Schwarzschild de aproximadamente 9 milímetros, aproximadamente 1/3 de pulgada. Cuanto más pequeño es el objeto, en cuanto a masa, más pequeño es el radio de Schwarzschild. Esto crearía una masa infinita, que técnicamente está frenando las leyes de la física, pero Karl Schwarzschild, el hombre que escribió ‘The Foundation of the General Theory of Relativity’ (traducido al inglés, era alemán) donde su cálculo, llamado Schwarzschild radio, se dice que describe una pequeña curva en las leyes de la física que permite la densidad infinita. PBS: Public Broadcasting Service describe esto como el punto donde “la gravedad triunfa sobre las otras fuerzas físicas”. Incluso la teoría de la relatividad de Einstein apoyó la idea de un agujero negro.

Nota al margen, Karl Schwarzschild se inspiró en la teoría de Einsteins y basó gran parte de su investigación en la relatividad.

Bueno, por supuesto que lo hace. Esas “reglas” de las que usted habla no son realmente reglas, simplemente observaciones, que inventamos para que podamos aplicarlas a diversas situaciones y predecir un resultado. Tan pronto como encontramos algo que no esperábamos, todos se ponen nerviosos porque “rompe las reglas de la física”. Sí, rompe la descripción matemática primitiva que le pusimos. ¿Realmente puedes sorprenderte? No hay manera de que pudiéramos predecir cosas como los agujeros negros cuando Sir Isaac Newton estaba elaborando un montón de fórmulas que se ajustaban a una descripción de algo que vio fuera de su casa.

Pero en otro sentido, sí, legítimamente rompe la física. Cuando un agujero negro gana suficiente masa en un volumen lo suficientemente pequeño, la densidad se acerca al infinito (estás dividiendo un número súper alto por un número cercano a cero). Esto crea lo que se llama singularidad, y es esencialmente un agujero en la estructura del espacio. Pero en ese mismo sentido, es un juego totalmente justo y no infringe ninguna ley natural.

Sí, el agujero negro tiene una singularidad en su interior, que es un punto que tiene densidad infinita y no hay leyes de física aplicables a la singularidad, todos se rompen en este punto.

Sí, pero eso no es una teoría. Hay evasiones para predecir la densidad de una cantidad de masa que crearía un agujero negro. Ninguno de ellos indica que la densidad infinita es posible, o requerida para un agujero negro. La premisa de esta pregunta es errónea.

En física hay una serie de cualidades y significados hasta el infinito. ¡El profesor Brian Cox y el profesor jim al-khalili tienen algunos espectáculos y libros sobre esto! También The Infinite Monkey Cage 😉.

No, la masa aún se conserva. La densidad es masa sobre volumen, por lo que una densidad infinita significa que el volumen es 0 en la singularidad de un agujero negro pero aún tiene masa. En cuanto a cómo funciona esto específicamente, no tengo idea.

Sip.

Los agujeros negros son famosos por hacer precisamente eso. Por supuesto, las leyes de no se rompen, pero nuestra comprensión de ellas sí.

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