¿Por qué nos importa la física de los interiores de los agujeros negros?

Question

Lo que pase ahí dentro no es falsificable ni demostrable para el exterior. Si por ejemplo (divertido) el interior consistió en 10^100 clones de los Beatles tocando el "Número Nueve" al revés, ¿sabemos cómo descifrar la radiación de Hawking para adivinar esto? La misma pregunta se aplica a este nuevo furor del cortafuegos. Entonces, ¿de qué sirve una descripción del interior para nuestra física en el exterior?

La única posibilidad de utilidad que puedo ver es si nuestro propio universo puede ser descrito como un interior hasta el horizonte cósmico en el espacio de Sitter. Pero eso es sólo un "si".

Answer 1

Lo que pase ahí dentro no es falsificable ni demostrable para el exterior.

La relatividad general predice esto, pero a) nadie lo ha comprobado nunca experimentalmente, y b) parece ser incompatible con las reglas de la física cuántica. Cada intento de mezclar la teoría cuántica y la GR ha producido resultados como la radiación de Hawking que nos dice que el interior y el exterior del agujero negro no están completamente desacoplados.

Answer 2

Simplemente porque nuestro objetivo final es un conjunto de leyes de la física que describe cualquier parte del universo igualmente bien. Digamos que un físico saltó a un agujero negro y vio que el interior del agujero negro estaba compuesto en su totalidad por clones de John Lennon. Sus últimos pensamientos antes de ser espaguetizado serían "¿por qué?". Desde su perspectiva, la física está incompleta.

Claro, probablemente no podamos usarlo para predecir nada - pero la física moderna es mucho menos acerca de predicciones y mucho más acerca de tener un hermoso modelo matemáticamente riguroso del universo. Los modelos matemáticos con discontinuidades generalmente no son "hermosos", y John Lennon en los agujeros negros cuenta como una discontinuidad si tomamos la relatividad general como nuestro modelo matemático del universo. Lo que significaría que eventualmente tendremos que reemplazar nuestro modelo (por lo que es importante saber todo lo que podamos sobre el interior). Además, si nuestras teorías actuales fallan parcialmente dentro de un agujero negro, necesitamos parchear eso.

Answer 3

¿Por qué nos preocupamos por la física dentro de los agujeros negros?

Según los cálculos de Karl Popper y las reglas de la relatividad general, probablemente no deberíamos. Desde fuera, no es científico teorizar sobre el interior. Lo que sea que ocurra allí no es falsificable; no sólo es difícil de falsificar (como la física a escala de Planck o las teorías sobre el interior del sol), sino imposible en principio.

Puede ser matemáticamente útil por otras razones o filosóficamente interesante pero no es, según Popper, científico. Si los suicidas se lanzan y sobreviven, bien, es una ciencia válida para ellos (mientras duren) pero para nosotros en el exterior, nunca será científico teorizar sobre la región.

Eso debería ser razón suficiente para no preocuparse, pero hay algo aún más fundamental. Más allá de la cuestión de la falsificación, la mayor razón para no preocuparse por el interior de un agujero negro es el escenario cada vez más probable de que no hay ningún interior del que preocuparse.

Raphael Bousso piensa que el espacio y el tiempo parecen terminar "de alguna manera" en el horizonte. Y Joesph Polchinski lo resume de esta manera: "... el interior de un agujero negro - puede que no esté allí" ... "Probablemente ese es el final del espacio mismo; no hay ningún interior en absoluto".

Por supuesto, estas nuevas ideas son especulativas y controvertidas, pero lo que, en realidad, es la evidencia de que el espacio tiempo se multiplica hace continuar a través del horizonte? Eso me parece una suposición no examinada. La idea de que un observador en caída libre simplemente se desplaza a través del horizonte asume la continuidad del colector. La misma suposición existe para la teoría de que el enredo tiende un puente sobre el horizonte.

GR nos dice que la materia y la energía en caída libre nunca llegan al horizonte; la teoría de los cortafuegos pone una superficie de vaporización allí; el paradigma de la membrana y las teorías del horizonte estirado ignoran completamente el interior y describen una superficie unilateral con atributos físicos; y los cálculos de Lynden-Bell y Katz ponen la masa de un agujero negro enteramente en su campo gravitatorio externo.

Estas ideas insinúan fuertemente que no hay un interior del que preocuparse.

Desafortunadamente, todo esto molestará a mucha gente muy inteligente que ha invertido tanto tiempo en teorías sobre el interior, y con razón. Pero también presenta una gran oportunidad. Si los agujeros negros son agujeros o cavidades reales en el colector espacio-tiempo, introduce un paradigma completamente nuevo y sin explotar para explorar. Vivimos en tiempos interesantes, de hecho.

Answer 4

¿Podemos estar seguros hoy de que nunca tendremos algún tipo de viaje más rápido que la luz, alguna tecnología impensable que trascienda el espacio tiempo, o alguna otra forma de que el interior del agujero negro deje de ser inalcanzable e incognoscible?

Answer 5

Desde mi limitada comprensión de la física del LHC, no se ha descartado que los aceleradores de partículas puedan crear objetos de tamaño subatómico que se comportarían de forma muy parecida a los agujeros negros, excepto por la succión de la materia. Tal vez esta u otras formas de crear agujeros negros a demanda podrían proporcionar una visión limitada de su funcionamiento interno.