O singularitate spațiotemporală este un colaps al structurii geometrice a spațiului și a timpului. Este un subiect de cercetare fizică și filosofică continuă pentru a clarifica atât natura cât și semnificația unor astfel de patologii. Deoarece este o geometrie fundamentală care se distruge, singularitățile spațiu-timp sunt adesea privite ca un capăt sau „margine” a spațiutimpului în sine. Cu toate acestea, apar multe dificultăți atunci când cineva încearcă să facă această noțiune mai precisă.
Teoria noastră actuală despre spațiutimp, relativitatea generală, nu numai că permite singularități, ci ne spune că acestea sunt inevitabile în anumite circumstanțe din viața reală. Astfel, aparent trebuie să înțelegem ontologia singularităților dacă trebuie să înțelegem natura spațiului și a timpului în universul actual. Posibilitatea singularităților are, de asemenea, implicații potențial importante asupra problemelor determinismului fizic și a domeniului de aplicare al legilor fizice.
Găurile negre sunt regiuni ale spațiutimpului, din care nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa. O gaură neagră tipică este rezultatul faptului că forța gravitațională devine atât de puternică încât o persoană ar trebui să călătorească mai repede decât lumina pentru a scăpa de atracția ei. Astfel de găuri negre conțin o singularitate spațiotemporală în centrul lor; astfel încât nu putem înțelege pe deplin o gaură neagră fără a înțelege, de asemenea, natura singularităților. Cu toate acestea, găurile negre ridică câteva aspecte conceptuale suplimentare. Ca entități pur gravitaționale, găurile negre se află în centrul multor încercări de a formula o teorie a gravitației cuantice. Deși sunt regiuni ale spațiutimpului, găurile negre sunt și entități termodinamice, cu o temperatură și o entropie; totuși, nu este clar ce înseamnă să atribui proprietăți termodinamice găurilor negre. Evoluția găurilor negre este, de asemenea, aparent în conflict cu evoluția cuantică standard, deoarece o astfel de evoluție exclude un fel de creștere a entropiei care pare să fie necesară atunci când sunt prezente găuri negre. Acest lucru a condus la o dezbatere asupra principiilor fizice fundamentale susceptibile de a fi conservate sau încălcate de o teorie cuantică completă a gravitației.
Relativitatea generală, teoria spațiutimpului și gravitația lui Einstein, permit existența singularităților. Despre asta aproape toți sunt de acord. Cu toate acestea, atunci când vine vorba de modul în care trebuie definite exact singularitățile, există un dezacord pe scară largă. Singularitățile semnalează într-un fel o defalcare a geometriei însăși, dar aceasta prezintă o dificultate evidentă în a face referire la o singularitate ca la un „lucru” „care se găsește într-o anumită locație în spațiutimp: fără o geometrie care se comportă bine, nu poate exista nicio „locație”. Din acest motiv, unii filozofi și fizicieni au sugerat că nu ar trebui să vorbim deloc despre „singularități”, ci despre „spațiutimpuri singulare”.
Singularitățile sunt deseori concepute metaforic ca fiind asemănătoare cu o ruptură în structura spațiutimpului. Cele mai frecvente încercări de a defini singularitățile se concentrează pe una din cele două idei de bază pe care le sugerează această imagine.
Prima este că un spațiutimp are o singularitate doar în cazul în care acesta conține o cale incompletă, una care nu poate fi continuată pe o perioadă nedeterminată, ci se scurtează, fără a fi posibilă extinderea. Al doilea este că spațiutimpul este singular doar dacă există puncte „care lipsesc din el”. Un alt gând comun, adesea exprimat în discuția din cele două noțiuni primare, este aceea că structura singulară, fie sub forma unor puncte lipsă fie a unor căi incomplete, trebuie să fie legată de un comportament patologic, de un fel din curbura singulară a spațiutimpului, adică deformarea fundamentală a spațiutimpului care se manifestă ea însăși ca un „câmp gravitațional”. De exemplu, o anumită măsură a intensității curburii („intensitatea câmpului gravitațional”) poate crește fără limită, pe măsură ce se traversează calea incompletă.
Există, de asemenea, un dezacord considerabil privind semnificația singularităților. Mulți fizicieni eminenți cred că prezicerea relativității generale a structurii singulare semnalează o deficiență gravă în teorie; singularitățile sunt o indicație că descrierea oferită de relativitatea generală eșuează. Alții cred că singularitățile reprezintă un orizont nou interesant pentru fizicieni de a căuta și de a explora în cosmologie, susținând promisiunea unor fenomene fizice care se deosebesc atât de radical de oricare dintre ele pe care am experimentat-o pentru a ne asigura, în încercarea noastră de a le observa, cuantifica și înțelege , un progres profund în înțelegerea noastră a lumii fizice.
Sursa: Curiel, Erik, „Singularities and Black Holes”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2020 Edition), Edward N. Zalta (ed.), forthcoming URL = <https://plato.stanford.edu/archives/sum2020/entries/spacetime-singularities/>
Lasă un răspuns