Si la singularidad del Big Bang poseía una densidad infinita antes del evento, ¿cómo la densidad se volvió menos infinita después del evento?

En el contexto de la cosmología, una “singularidad” es un lugar en una ecuación donde el resultado es ilimitado o indefinido . Considere los dos casos, (1) El “big bang” y (2) Un “Agujero negro”, ambos conjeturados para albergar un punto de volumen cero en el núcleo (centro de gravedad), donde todos (¿la mayor parte? ) se localiza su masa. En la ecuación de densidad

densidad = masa / volumen

Aparece una “singularidad” cuando el volumen de estos “objetos” va a 0 (o por extrapolación “hacia atrás en el tiempo” de nuestro Universo aparentemente en expansión, cuando el tiempo llega a cero (en el “big bang”)), causando división por cero , una operación matemática que no está definida en álgebra o aritmética.

Los medios (ciencia popular) han convertido con éxito estas abstracciones matemáticas (singularidades (¡errores!)) En objetos físicos , mediante el uso de enunciados como “una singularidad reside en el núcleo de todos los agujeros negros”, o peor, “una singularidad primordial, un cero- punto de volumen de densidad y temperatura infinitas y con una enorme masa, apareció de la nada [1] hace unos 14 mil millones de años, y se expandió rápidamente para convertirse en nuestro Universo: ¡el Big Bang! ” , lo que confunde un error matemático con una realidad hipotética : física, no es posible exprimir ninguna cantidad de materia en “volumen cero” (atestigüe el Principio de Exclusión de Pauli : los átomos (bariones) ocupan un volumen pequeño pero medible y no se pueden exprimir de manera arbitraria).

También vemos declaraciones como “la singularidad del big bang es un punto de volumen cero, pero una masa muy alta, lo que hace que la densidad sea infinita. [2] Esta singularidad contenía toda la materia y la energía en el Universo ”, lo cual es bastante divertido. La definición comúnmente asumida pero incorrecta “ m / 0 = ∞” se usa solo en conjuntos de “ Línea proyectiva real ” o “ Esfera de Riemann ” en cálculo.

En QFT y QED (teoría cuántica de campos / electrodinámica), algunas “singularidades” se tratan con un truco llamado ” Renormalización “: reemplazando los infinitos con valores reales conocidos (es decir, “corrigiendo” el error), las ecuaciones funcionan y los resultados tener sentido. Nadie sabe por qué esta técnica de fraude funciona …

Compilé esta tabla de propiedades de “singularidad”, para comparar. ¡Tenga en cuenta que estos dos “tipos de singularidad” son teóricos y altamente especulativos!
      

Nota referencias
1)No ” (o 0) porque el tiempo, el espacio y la gravedad se “crean” (!) En el BB.
2) Suponiendo (¡por supuesto!) Que la “singularidad” no existía “antes” del BB.
3) El “volumen relativista” es ” dependiente del tiempo ” (por lo que la densidad sigue su ejemplo).
4) Según la NASA , el “volumen relativista” de 7 masas solares el agujero negro es ≅ 3.7 × 10 ^ 95 m ^ 3 (notable, ya que el volumen del “Universo observable” es ≅ 9.3 × 10 ^ 78 m ^ 3 (suponiendo que el Universo tenga ≈ 13.8 Gy de edad) ).
5) Pregunta: Con densidad infinita , ¿cómo puede haber una “habitación” para la actividad térmica (temperatura)?
6) Según la NASA , la densidad “relativista” promedio de 7 masas solares el agujero negro es ≅ 3.8 × 10 ^ –68 g cm ^ –3 (notable, ya que la densidad promedio del “Universo observable” se estima ≅ 9.9 × 10 ^ –30 g cm ^ –3 (suponiendo ≈ 5.5 × 10 ^ 79 “Partículas” ≈ 5.9 partículas por metro cúbico de espacio ( NASA / WMAP ))).
7) La “temperatura de Hawking” de 7 masas solares agujero negro ≅ 1.2 × 10 ^ –31 K. ¡De hecho, frío!

[1] La versión creacionista moderna de “fiat lux” (“Let There Be Light!”).
[2] No es la “masa muy alta” lo que resulta en “infinito”, es el volumen cero : intente exprimir incluso un gramo de algunas cosas en volumen cero, ¡ y listo! – densidad “infinita”. Ver www4.hcmut.edu.vn .

La respuesta corta es que realmente no lo sabemos. Nuestras leyes actuales de física se rompen cuando te acercas realmente al momento del Big Bang en sí, al igual que se rompen cuando te acercas realmente al centro de un agujero negro. La teoría de cuerdas postula que la singularidad no era realmente infinitamente pequeña, sino que era una bola extremadamente pequeña con un tamaño del orden de la longitud de Planck (~ 10 ^ -35 metros). Esto haría que la densidad de la singularidad sea finita. Ya sea que la teoría de cuerdas resulte correcta o no, mi instinto es que las singularidades probablemente no sean infinitamente densas; los infinitos simplemente no tienden a funcionar bien en las fórmulas.

Las leyes matemáticas son solo los bloques de construcción para nuestra creación de modelos en Física. La química a menudo usa pequeñas bolas de madera rojas y azules conectadas con resortes para representar sus modelos de molécula. En esta situación, sus bloques de construcción son madera, resortes y pintura. Eso no significa, por supuesto, que las moléculas son estos bloques de construcción. Las ideas en física están escritas en un lenguaje hecho por el hombre que llamamos matemáticas para incorporar nuestras percepciones en el momento de las cosas que nos gusta llamar ‘ley’ física. Eso no significa que la naturaleza sean estas afirmaciones matemáticas, en absoluto. Estas son declaraciones de nuestra comprensión actual como humanos que están tratando de desarrollar una mejor comprensión del mundo que los rodea.
Una densidad infinita es simplemente una indicación directa de nuestras limitaciones, cuando examinas estos resultados de cerca; te darás cuenta de esto.

Infinito es solo para darte una idea de cuán denso era el universo, de hecho, nadie lo sabe realmente. Incluso 1 mg de materia acumulada dentro de un volumen sin dimensión hace que el volumen sea infinitesimalmente pequeño, casi igual a cero, lo que significa densidad infinita, así que eso es lo que la densidad infinita quiere decir, el universo nació del volumen cero.

E incluso se puede argumentar diciendo que no había masa en el principio, por lo que el universo se vuelve sin masa al principio.

La densidad infinita dividida por cualquier volumen espacial permanece matemáticamente infinita, entonces, ¿qué pasó para evitar que la densidad sea infinita?

Aquí tenga en cuenta que la densidad infinita también se puede definir como:
InfiniteDensity = FiniteMass / ZeroVolume

Al principio, se teoriza que el volumen espacial es “casi cero”, lo que hace que la densidad sea “casi infinita”, suponiendo una masa constante.
Después de Big Bang, el volumen siguió aumentando y la densidad siguió disminuyendo.

Una masa finita empaquetada en un espacio cero tiene densidad infinita. Tan pronto como crece a un tamaño inferior a cero, su densidad se vuelve finita.