Kodėl visata yra tik keturios dimensijos?

ŽMOGUS-VORAS™: Į NAUJĄ VISATĄ / Spider-Man™: Into The Spider-Verse (2018) animacinio filmo anonsas (Liepa 2019).

Anonim

1980-aisiais fizikai beviltiška suvienijo keturias pagrindines visatos jėgas į vieną bendrą jėgą. Jų pirmasis bandymas virto tai, kas vadinama supergravitu, bet dėl ​​daugybės prieštaravimų ir nepatvirtintų prognozių, ji turėjo būti atmesta. Kita sparčiai auganti teorija buvo Styginių teorija.

1970 m. Gimusi teorija buvo ignoruojama iki devintojo dešimtmečio, kai jos populiarumas buvo atgaivintas ir fizikai pradėjo jį rimtai studijuoti. Styginių teorija išlieka viena iš mūsų geriausių atspėjimų, kai visapusiškai suprantame Visatos kelius, tačiau pagal teoriją visata egzistuoja 26 dimensijose! Todėl keista, kad mes susiduriame tik su keturiais iš jų - trimis keičiamais erdvės matmenimis ir vienu, atradau prieš šimtmetį laiko.

Absurdas trukdo filosofams ir vėliau - fizikams, nes amžinai. Jie yra pernelyg įdomu sutikti su tikrove, nes tai yra be jokių abejonių ar skepticizmo; jie nori sužinoti, kodėl realybė yra tokia, kokia ji yra. Tačiau neseniai paskelbtame "Europhysics Letters" (EPL) dokumente atskleidžiama, kodėl mūsų Visata gali egzistuoti tik 4 dimensijose.

"Helmholtz Free Energy Density"

Storis. Nuotraukų kreditas: Pixabay

Taip

.

kodėl tik keturi? Na, popierius rodo, kad kitiems draudžiama atsiskleisti pagal antrąjį termodinamikos įstatymą, pagrindinį visatos įstatymą. Pasak dokumento, naujagimio visata buvo pripildyta spinduliuotės ir Helmholtz laisvo energijos tankio, termodinaminio kiekio, kuris daro spaudimą erdvėje.

Praėjus kelioms sekundėms po Didžiojo sprogimo, kaip visatos akimirksniu atvėsus, Helmholtz tankis pasiekė maksimalią vertę, o visata tuoj pat "užšaldė". Šiame etape visata, kuri anksčiau egzistavo visais aspektais, kurių manome, egzistuoja, buvo tik keturi iš jų. Vienintelis būdas, kuriuo mūsų visata atsiskleis į daugiau matmenų, yra, jei ji egzistuoja virš kritinės temperatūros, pragaišta temperatūra, kuri tikrai buvo tik sekundė po to, kai ji buvo sukurta.

Fizikų išvada yra analogiška vandens pernešimo fazei. Vienintelis būdas, kuriuo ledas gali pereiti į skystą vandenį, yra tada, kai jis yra šiluma. Nors ši teorija įgijo traukos tik labai neseniai, principas, kuriuo mes visada siekėme atsakyti į tokias garsias dilemas, yra antropinis principas.

Antropinis principas

Antrasis termodinamikos įstatymas visų pirma paaiškina, kodėl laikas eina tik viena kryptimi, kurią mes vadiname "į priekį". Įstatymas numato, kad laiko kryptis mūsų visatoje juda toje pačioje kryptyje, kurioje jo sutrikimas didėja. Tačiau šis motyvas yra neišsamus. Įtikinamas argumentas įgyjamas tik tada, kai deriname įstatymą su antropiniu principu. Tai ištrauka iš ankstesnio straipsnio, kurį aš parašiau, paaiškinantį, kodėl laikas judinamas vienoje kryptyje :

"Jei mes galime pripažinti sėkmės vaidmenį pristatant gėlę ar vaisius gyvybei, kodėl mes negalime padaryti to paties, kai kalbame apie save?

Jei vėjai šitoje dienoje buvo drąsūs arba dirvožemis buvo nepaklusnus, gėlė negalėjo būti gimę. Panašiai, jei visatos sąlygos būtų kitokios, protingas gyvenimas, galintis paklausti, "kodėl laikas eina tik vienoje kryptyje?", Negalėjo pasišalinti. Mes matome visatą, kaip tai yra, nes, jei jis būtų kitoks, mes nebūtų čia, kad stebėtume! Tai vadinama antropiniu principu. Žinau, kad tai atrodo ciniška ir sunkiai suprantama, tačiau tai tikrai atrodo teisinga, nebent, žinoma, būtų rasta priešingų įrodymų.

Mes vertiname laiką didėjančio sutrikimo kryptimi, nes gyvename išsivystymo fazėje, kuri skatina protingą gyvenimą. Susitraukimo fazėje tai nebus įmanoma, nes gyvenimas, galintis matuoti laiką, nebus įmanomas kontrakto metu ".

Kaip atrodo, kad entropija, atrodo, didėja ir dėl to laiko su juo, nes visata vis dar yra jos išsivystymo fazėje, fazėje, kuri skatina protingo gyvenimo dygimą, mes patiriame visatą tik keturiose dimensijose, nes tai tik keturių matmenų paplitimas palankus protingo gyvenimo pradžiai ir palaikymui.

Jei visata būtų dvimatis, organizmai nebūtų galėję judėti vienas į kitą. Priešingai, jiems reikės įveikti kitą organizmą arba slysti žemiau. Būtinus būdus, kaip maistas suskaidomas ir suskaidomas, arba kraujas pasklidęs visose mūsų kūne, būtų neįmanoma pasiekti 2D kūnuose. Mes, protingos rūšys, klausinėjantys, kodėl visata turi keturis aspektus, tiesiog nebūtų egzistuojanti.

(Photo Credit: Edwin Abbott Abbott / Wikimedia Commons)

Tiesą sakant, pati biologija, net ir paprasčiausio tvarkos, žūtų, nes žemė negalėtų suktis aplink saulę. Gravitacijos jėga mažėja keturis kartus, kai atstumas tarp dviejų kūnų yra dvigubai didesnis, tačiau sumažėjimas yra penkis kartus penkis kartus ir šešis kartus šešiais aspektais. Aukštesnio matmenų visatoje Žemė gali nesugebėti pasiekti stabilios orbitos aplink saulę ir todėl užšaldyti iki mirties.

Galbūt gravitacinis suspaudimas ir dujinis išsiplėtimas, kuris sukūrė saulę, didesniame matmenyje įvyks skirtingai, lyginant su tuo, kaip jie vyksta keturiais aspektais. Gali būti, kad saulė būtų per anksti žlugusi į juodąją skylę, jei mes norėtume paklusti gravitacijos nuostatoms. Netgi aukšti matmenys atomai, fizikai atrado, nebūtų susibūrę ir sudarytų sudėtingas molekules, kurios vėliau galėtų tapti sudėtingu gyvenimu.

Gyvenimas būtų neįmanomas be Saulės. (Nuotraukų kreditas: Subham Dey)

Stephenas Hawkinas savo trumpoje " Laiko istorijoje" citavo antropinį principą, spekuliuodamas į keistą visatos visumą. Nors tai neginčytina, mes dabar suprantame, kad ji nepaaiškina jos priežasties, tai yra tas, kurį paskelbė EPL. Tačiau pasiūlymas dar turi būti patvirtintas.

Jei galų gale tai yra, mes galime perkelti šį slėpinį per ilgą mūsų daugialypių rūšių paslapčių sąrašą. Toks patvirtinimas taip pat būtų labai naudingas fizikams, nes tai reikštų didžiulį šuolį mūsų siekime suvienyti keturias pagrindines jėgas ir galiausiai mūsų supratimą apie tai, kaip visata gimė, kaip ji auga ir kur ji gali būti nukreipta.