¿Es una singularidad algo real?

La palabra "singularidad" se usa generalmente para indicar que alguna cantidad se vuelve infinita o, en general, se vuelve indefinida (es decir, no se puede expresar como un número real finito).

Un uso particularmente común es en la relatividad general. En el horizonte de sucesos de un agujero negro (la superficie sin retorno), a menudo las coordenadas que se comportaban bien en la lejanía tienen problemas. Por ejemplo, el tiempo medido por un reloj infinitamente lejano se ralentiza y se detiene cerca de esa superficie, por lo que los observadores lejanos ven cosas que caen en un agujero negro cada vez más lentamente, sin llegar nunca a llegar.

Sin embargo , lo anterior es solo lo que se conoce como una singularidad coordinada : algo salió mal con su sistema de coordenadas, pero nada se "rompió" físicamente. Para un ejemplo más benigno, el Polo Norte de la Tierra tiene una singularidad coordinada si usa longitud y latitud estándar. ¿Cuál es la longitud del Polo Norte? Bueno, es indefinido. No hay nada físicamente importante en esta declaración: simplemente refleja la elección de un sistema de coordenadas deficiente para esa región. (De hecho, se puede demostrar matemáticamente que ninguna esfera puede cubrirse por completo con un sistema de coordenadas sin singularidad).

También puede haber singularidades "verdaderas". En relatividad general, puede calcular alguna cantidad independiente de coordenadas, por ejemplo, la curvatura (escalar) del espacio-tiempo, y ver que llega al infinito. Ningún cambio de coordenadas "arreglará" esto, y significa que las cantidades físicamente significativas se están comportando mal. En la relatividad general clásica, se ha propuesto (ver la hipótesis de la censura cósmica ) que tales singularidades verdaderas (como las que podrían existir dentro de los horizontes de eventos de los agujeros negros) siempre están protegidas por horizontes de eventos, por lo que la información sobre ellos nunca puedellegar a nosotros En los modelos en los que esto es cierto, ni siquiera tiene mucho sentido hablar de la existencia de tales cosas, ya que sus propiedades, por definición, nunca pueden estudiarse.

También se pueden lanzar singularidades en términos de geodésicas: los caminos que siguen los objetos, la luz y cualquier otra cosa en el espacio-tiempo cuando ninguna otra fuerza actúa sobre ellos. Una singularidad es un punto donde acaba una geodésica. Llegas a ese punto y eso es todo: las leyes de la física no tienen nada más que decir sobre tu posición.

En estos dos últimos casos, si las singularidades son "reales" y de alguna manera no están ocultas para nosotros, significan que (1) el universo ha dejado de estar bien definido y, por lo tanto, todas las apuestas están canceladas en lo que respecta a la previsibilidad y la ciencia en general, o (2) nuestra teoría está incompleta y necesita más trabajo. La mayoría de la gente cree en la elección (2).