Singularidad: ¿qué es exactamente?

Question

En la mecánica cuántica y la gravedad teorías de que siempre se cumple la palabra "singularidad" en relación con las conversaciones sobre los agujeros negros y el big bang, etc. Ahora en las matemáticas de una singularidad está bien definido en su mayoría como un polo de $n$-ésimo orden que hace que el valor de la función de enfoque infinito, cerca del punto singular...

Pero no puedo imaginar que una singularidad puede existir realmente en el mundo real. Es simplemente "no-físico" y cualquier ecuaciones de haber físico significativo singularidades debe ser malo o la singularidad de alguna manera excluidos gusta decir $v/c$ es siempre menor que 1.

Por lo tanto, un agujero negro no puede, en sí mismo que "ser" de una singularidad, pero podría comportarse como tales cerca de ese punto, lo cual, sin embargo, nada nunca llega. Por lo tanto no puede ser observada, y es físicamente inexistente como un punto en el tiempo y en el espacio, pero sólo una abstracción semejante a lo que yo estaría tentado a decir acerca de los fotones.

Answer 1

La definición formal de una singularidad en GR no es sencillo, y existen diferentes definiciones que no son completamente iguales.

Intuitivamente, una singularidad es un lugar donde alguna cantidad física se convierte en mal definidos: GR que cantidad es casi siempre la curvatura, ya que es la cantidad física GR está interesado en.

Sin embargo, una definición que en realidad termina siendo usado mucho es la de "geodésico de la incompletitud", lo que significa que hay geodesics (de manera más general: convenientemente suaves curvas parametrizadas), que no pueden ser arbitrariamente extendida. Esta definición abstrae la idea de que, para un agujero negro de la solución, hay timelike geodesics que sólo puede ser extendido para finito de tiempo adecuado. Sin embargo esta definición no hablar acerca de por qué el geodesics son incompletos, solo que ellos son.

Otra definición implica la noción de que hay regiones que necesitan ser cortados a cabo desde el colector de alguna manera, y esto está relacionado con el anterior, ya que habrá geodesics que se cruzan estas regiones que se han cortado en el colector. Pero de nuevo, no dice por qué se fueron cortados.

Probablemente hay otras definiciones. Tenga en cuenta que, con la última definición, siempre se puede construir una singularidad sólo por el corte de los bits de salida del colector (ver más abajo).

El Hawking-Penrose teoremas de singularidad se expresan en términos de geodésica de la incompletitud. Ya no puedo recordar si son más fuertes que eso: son las singularidades necesariamente la curvatura de singularidades? Sospecho que no, pero también sospecho que es porque demostrando que sería demasiado duro, y en la práctica.

Creo que es razonablemente claro que para el segundo y tercer sentidos, que si las cantidades físicas que se comportan bien en la singularidad, entonces usted podría de alguna manera siempre extender el colector pasado, la construcción de una mayor colector de que no tienen la singularidad: esta sin duda estaría de acuerdo con la construcción de la singularidad del caso que he mencionado anteriormente. Sin embargo, yo podría estar equivocado, de que siempre se puede hacer eso (es difícil ver lo que podría ir mal hacer esto, sin embargo: posiblemente algunas mundial topológico problema).

Creo que si uso el informal 'divergente cantidad física la idea, entonces sí, es claro que las singularidades no debería existir en una teoría completa.

Sin embargo, es importante entender que las singularidades predicho por el GR son bastante tóxicos: no hay escape en el sentido de que de alguna manera podría tomar arbitrariamente un largo (correcto) tiempo para realmente llegar a la singularidad, de modo que no importa en realidad: por el contrario hay timelike geodesics que cruzan la singularidad (y son, por tanto, incompleta) en lo finito y, en la práctica, los valores pequeños de tiempo apropiado.

No soy consciente de singularidades en QM.

Answer 2

La singularidad que sólo existe dentro de la teoría de la Relatividad General solo. Pero es bien sabido que, a esta escala y la energía, la Mecánica Cuántica debe jugar así, y uncertainity principio no es compatible con singularidades. El problema es que nadie sabe todavía cómo a la par de estas 2 teorías, es uno de los mayores retos de hoy en día, la física ( Y, por supuesto, es probable que no podamos experimentar o ir a verificar en el lugar así. :-) ).

Así, en el mundo real no es muy probable que ninguna singularidad, pero nadie puede dice lo que es ahí en su lugar.