¿Por qué se considera que una singularidad es infinitamente densa? ¿Y cómo acata esto la conservación de la energía?

Gran pregunta!

Imaginemos una bonita bola uniforme de helado del tamaño de un planeta (¡Mmmm Helado!). Ahora alrededor de este planeta, imagina una “rejilla” tridimensional si quieres. Cerca del planeta, las líneas de las cuadrículas se manipularán y se enfrentarán hacia adentro (hacia el centro del planeta). Adjuntaré una imagen para referencia. Consideramos que esto es un “campo vectorial”.

Ahora, manteniendo una masa constante, aplanemos esta bola a la mitad de su tamaño original. La gravedad depende solo de la masa / energía, ¿verdad? ¡Sí es usted! Pero el espacio que alguna vez ocupó el planeta ahora está … vacío. La curvatura que estaba “dentro” del planeta, ahora está afuera, ¡mientras que la curvatura también aumenta dentro del planeta! Estas líneas de cuadrícula se están acercando entre sí. Vamos a exprimirlo a un cuarto, que a un decimosexto, ect.

Toda la curvatura que una vez estuvo adentro ahora está afuera (en relación con el planeta). Afuera no sucede nada importante, ¡pero es lo que sucede adentro lo que es interesante! Cuando exprimimos un objeto hasta tal punto, esas líneas de cuadrícula se acercan mucho hasta que prácticamente se encuentran en el centro; La singularidad! Dado que toda la curvatura y la masa se especifican en un solo punto, calcular la densidad; Masa / Volumen, daría como resultado una división de 0. Entonces, para sortear esto, tomamos el límite y decimos que “se desvanece hasta el infinito” cerca del centro. Por eso decimos que es infinitamente denso. No se gana energía / masa en el proceso: en realidad pierde bastante energía en forma de explosión antes de la formación del agujero negro; Una supernova.

Hay muchas opiniones sobre esto.

Algunos creen que las leyes de la física se rompen en longitudes pequeñas en comparación con la longitud de Planck. Si este es el caso, ya que la física se descompone, todas las apuestas están canceladas.

Otra opinión es que una singularidad es cuando divide por cero, por ejemplo, 1 / x tiene una singularidad en x = 0.

Si tenemos una masa en contracción con masa constante pero volumen decreciente, entonces m / v aumenta sin límites. Así la densidad va al infinito. La energía se conserva a menos que ocurra algún tipo de radiación.

Bueno, una singularidad por definición es un punto donde algo va al infinito, y la singularidad que se predice que existe en el centro de un agujero negro es una región donde la curvatura espacio-tiempo va al infinito, como si hubiera una masa finita en un volumen cero en El centro.

Por supuesto, cada vez que tenemos una singularidad en una teoría, suponemos que significa que la teoría es aproximada o inadecuada de alguna manera. En este caso, suponemos que la Relatividad General, que predice de manera exorbitante una singularidad, es el límite de alguna teoría del campo cuántico en la que la singularidad se evita por poco.

En cualquier caso, es discutible porque solo podemos ver cosas fuera del horizonte de eventos de un agujero negro, y desde afuera, la energía se conserva.