No me importa la edad que tengas, esta es una pregunta muy perspicaz. Incluso después de una educación superior en física, esto todavía me parece una trampa para hacer que las cosas funcionen.
Este dilema en realidad se remonta a la pre-relatividad, cuando se observó que la energía potencial para dos masas es inversamente proporcional a la distancia entre ellas. Esto significa que podría juntar dos objetos, debería liberarse una cantidad infinita de energía potencial. Lo mismo se aplica a una carga eléctrica positiva y una carga eléctrica negativa.
Para el problema de la carga, eso finalmente fue resuelto por la mecánica cuántica. Básicamente, se descubrió que nunca se podría conocer la posición y el momento de los objetos cargados, como electrones y positrones, con la precisión suficiente para obtener una cantidad infinita de energía que los une. Pues casi nunca. Alguien inteligente entonces descubrió que si tenía un elemento atómico con 137 cargas positivas, la capa de electrones colapsaría y obtendría una cantidad infinita de energía liberada. Más tarde, este cálculo se corrigió para relatividad especial y relatividad general. Por lo tanto, ahora podemos estar seguros de que no hay un evento de fin del mundo para algo más bajo en la tabla periódica que el elemento 172.
- ¿Cómo puede la ciencia realmente demostrar que existe la gravedad?
- ¿Qué pasaría si dejara caer una pelota de golf con la masa y la gravedad de la Tierra en el suelo?
- ¿Podemos usar la gravedad como arma?
- ¿La correspondencia de Robert Hooke con Isaac Newton influyó en la teoría de la gravitación de este último?
- Una manzana está cayendo hacia la Tierra; ¿cuya fuerza de atracción es mayor, la manzana a la Tierra o la Tierra a la Manzana?
Más allá del elemento 172, debemos tener plenamente en cuenta la QED (dinámica dinámica cuántica) para salvarnos de la energía infinita que arroja. Básicamente, a medida que el electrón cae, emitirá suficiente radiación de corto alcance para crear partículas W +, W- y Z, causando una reacción nuclear débil el 100% del tiempo que pudriría el elemento por debajo de 172.
Para la relatividad general tenemos el mismo tipo de problema. Dos masas a medida que caen juntas deberían liberar una cantidad infinita de energía en ondas gravitacionales. No me importa cuán débilmente las ondas gravitacionales interactúen con la materia, cuando veo ese infinito arrojado, empiezo a preocuparme. Afortunadamente, la Relatividad General salta a nuestro rescate con un horizonte de eventos. Ese horizonte de eventos atrapa incluso las ondas gravitacionales. Así que nunca debemos preocuparnos de que esa energía infinita se libere dentro del agujero negro. Nunca lo logra.
Ahora aquí está el truco. Antes de que dos agujeros negros se fusionen, al caer juntos aumentan la energía cinética. Gran parte de la energía cinética se irradia como ondas gravitacionales. Entonces, si tuviera dos agujeros negros de 30 masas estelares a distancia, podrían fusionarse para convertirse en un agujero negro de 60 masas estelares y emitir 3 masas estelares de ondas de gravedad. Que 3 masas estelares vinieron potencial gravitacional. Si fuera absorbido por un agujero negro vecino, ese agujero negro crecería 3 masas estelares de su tamaño. Entonces, ¿por qué el potencial gravitacional liberado a medida que se combinan las singularidades hace que los agujeros negros sean más grandes? ¿Razón? Solo contamos la energía liberada si sale del horizonte de eventos. Entonces, o la energía gravitacional se libera y vuela hacia el espacio, o termina adentro y nunca se libera. De cualquier manera, el potencial gravitacional nunca aumenta las masas en reposo de los agujeros negros.
Toda una trampa, ¿no? Pero funciona. Incluso si hay potencialmente una cantidad infinita de energía libre rebotando dentro del agujero negro, no nos preocupamos y no lo contamos. Es solo una ley más de la física que culparemos a la singularidad por romperla.
