En una singularidad de agujero negro, ¿se rompen las leyes de la física o simplemente se vuelven más extrañas?

Si me presionan, votaría por “volverse más extraño”, pero solo porque todavía no lo entendemos completamente.

¿Qué le sucede a la física en lo profundo de un agujero negro? Bueno, no digamos que la física se descompone . Sé que es una frase común, pero la verdad es que la física nunca se descompone. Las leyes físicas dentro de un agujero negro son las mismas que las leyes físicas fuera de un agujero negro: es solo que tienes que aplicar algunos parámetros bastante extremos a esas leyes. Lo que realmente se rompe dentro de un agujero negro es nuestra comprensión . Una vez que comprendamos cómo las diversas leyes físicas trabajan juntas dentro de un agujero negro, tendremos una comprensión más profunda sobre cómo funciona la física en el Universo en general.


Mientras estamos en el tema, una singularidad es un artefacto matemático, un lugar donde una función no se “comporta bien”. Por ejemplo, en el gráfico de y = 1 / x, hay una singularidad en x = 0. El gráfico tiende hacia el infinito negativo si te acercas a x = 0 desde la izquierda, y hacia el infinito positivo si te acercas desde la derecha.

¿Por qué tanta gente se refiere al centro de un agujero negro como una singularidad ? Porque de acuerdo con la Relatividad General (GR), el volumen de un núcleo estelar debería colapsar completamente a cero una vez que pasa su radio de Schwarzschild. Si el volumen se convierte en cero, entonces la densidad (que es la masa dividida por el volumen) se convierte en … ¿qué? ¿Infinito? Matemáticamente, es indefinido, lo que da ajuste a los físicos. ¡Los valores del mundo real no deberían estar indefinidos!

El término singularidad no se refiere a un objeto físico, sino a la oscuridad matemática que acecha en el corazón de un agujero negro. Puede ser que haya efectos de mecánica cuántica (QM) que evitan que la masa se colapse a un punto de volumen cero. Para ser honesto, anhelo el día en que finalmente descubramos cómo casar QM con GR, y el término singularidad (con suerte) se evapora.

Por supuesto, si hubiera una Singularidad, todas las leyes de Física se romperían.

Imagina, masa infinita, campo gravitacional infinito … Todo el universo va por el desagüe …

Esas cosas me vienen a la mente.

Si piensas por un segundo, puedes darte cuenta de que todo este escenario se basa en una Ley Empírica que Sir Isaac Newton conjuró mientras observaba cómo Apple caía … 🙂

Ciertamente no podía y no intentaría decirte que esa Ley funciona a distancia cero. Como no se sabía que la materia estuviera formada por átomos, había concluido que su Ley de Gravitación sería incorrecta para CERO distancia.

Es extraño que algunos teóricos arrastren a la humanidad en un argumento tan estúpido y hablen de singularidades, agujeros de gusano y otras construcciones sin sentido.

Es casi cobarde para mí enfrentar una construcción tan débil, pero alguien tiene que hacerlo.

Aquí hay algunas publicaciones seleccionadas que escribí sobre este y otros temas.

Publicaciones seleccionadas de Marco Pereira en Universo hipergeométrico

Las ecuaciones solo son significativas donde existen derivados, es decir, donde los campos son continuos y algo suaves. Por “algo suave”, quiero decir que existen al menos la primera y la segunda derivada. En una singularidad, no lo hacen, y la mayoría de las ecuaciones no tienen interpretaciones significativas en ese punto especial.

Dadas sus dos opciones, “desglosar” se acerca más a describir con precisión lo que hacen las ecuaciones. Las funciones se definen sobre dominios particulares, y una singularidad está fuera del dominio de definición de muchas funciones. La relatividad general predice lo que sucede alrededor de una singularidad, incluso infinitamente cercana. Sin embargo, la teoría del campo cuántico no hace las mismas predicciones; Ni siquiera está de acuerdo en que pueda existir una singularidad.

Descargo de responsabilidad: no soy físico, solo disfruto de la física. Toma todo lo que digo con un grano de sal del tamaño de una singularidad.

Entonces, agujeros negros. Singularidades Física.

¿Se volverá más raro? ¿Se romperá? Estén atentos para descubrirlo, después del bre…

Bien, solo te daré un ejemplo y te dejaré sacar tus propias conclusiones.

Primero lo primero, ¿qué es una singularidad ?

Una singularidad gravitacional, o una singularidad espacio-temporal es una ubicación en el espacio-tiempo cuyo volumen está representado por un punto unidimensional.

Eso significa que su radio, circunferencia y volumen son todos 0.

Bien, veamos qué sucede cuando vamos hacia el centro de un agujero negro:

[matemáticas] F_grav = \ frac {G * M_bh * m) {d ^ 2} [/ matemáticas]

[matemáticas] \\ lim_ {d \ a 0} \ frac {G * M_bh * m) {d ^ 2} [/ matemáticas]

[matemáticas] \\ lim_ {d \ a 0} \ frac {G * M_bh * m} {0 ^ 2} [/ matemáticas]

[matemáticas] \\ lim_ {d \ a 0} \ frac {G * M_bh * m} {0} \ to \ infty [/ matemáticas]

Mmmmokay, entonces tenemos una fuerza gravitacional infinita, ¿qué implica eso?

Bueno, sabemos que Einstein describió la gravedad como una simple curvatura del espacio-tiempo alrededor de un objeto, entonces, ¿cuál sería la curvatura junto a una singularidad?

Podemos echar un vistazo al tensor de curvatura de Riemann a medida que nuestro radio va a 0.

[matemáticas] R _ {\ alpha \ beta \ gamma \ delta} = \ frac {48M ^ {2}} {r ^ {6}}. [/ matemáticas]

Podemos detectar fácilmente que como [math] r \ a 0, R _ {\ alpha \ beta \ gamma \ delta} [/ math] va a [math] \ infty [/ math]

Entonces, tenemos tanto la gravedad infinita como la curvatura espacio-tiempo infinita, así que te dejaré decidir, ¿extraño o roto?

Sugerencia: no lo sabemos, y estamos equivocados.

Editar: por alguna razón, el código TeX no funciona para las dos primeras fórmulas, al menos para mí. Todas las sugerencias de edición son más que bienvenidas, gracias.

Yo voto por más raro. La existencia de singularidades no es un problema resuelto. Todo lo que podemos decir con certeza es que hay un horizonte de eventos en algún lugar que tiene una curvatura consistente con una esfera del radio de Schwarzchild. Del otro lado del EH puede que no haya volumen o volumen infinito, nadie lo sabe.

Como laico, supongo que nadie realmente sabe con certeza. Obviamente, hay una gran cantidad de personas muy inteligentes que intentan resolverlo todo. Pero parece que cuanto más cavan, más extraño se vuelve. Así que por ahora iría con raro. Eso sí, ya que hay miles de millones de neutrinos zumbando sin obstáculos a través de mí, mi teléfono y el planeta cada segundo, lo extraño parece un poco manso.