Защо Вселената е само четири измерения?

Топ 10 Неразгадани МИСТЕРИИ на Космоса (Юни 2019).

Anonim

През 80-те години на миналия век физиците бяха отчаяни да обединяват четирите фундаментални сили на вселената в една цялостна сила. Първият им опит се превърна в така наречената супергравитация, но поради множество несъответствия и непотвърдени прогнози, то трябваше да бъде отхвърлено. Друга развиваща се теория е теорията на струните.

Роден през 70-те години, теорията е до голяма степен игнорирана до 80-те години, когато нейната популярност беше възстановена и физиците започнаха да я изучават сериозно. Теорията за низовете остава едно от най-добрите ни предположения за пълно разбиране на начините на Вселената, но според теорията вселената съществува в 26 измерения! Следователно странно е, че ние сме изложени само на четири от тях - три взаимозаменяеми измерения на пространството и едно открито преди век време.

Абсурдността е притеснявала философите и - по-късно - физиците оттогава насам. Те са прекалено любопитни да приемат реалността, тъй като тя е без никакви притеснения или скептицизъм; те искат да разберат защо реалността е такава. Но документ, публикуван неотдавна в "Еурофизични писма" (EPL), разкрива, че нашата Вселена може да съществува само в 4 измерения.

Helmholtz свободна енергийна плътност

Дебелина. Снимка: Pixabay

Така

,

защо само четири? Е, хартията предполага, че останалите са забранени да се разгърнат от втория закон на термодинамиката, основен закон на Вселената. Според вестника вселената на новороденото е била наситена с радиация и свободна енергийна плътност Helmholtz - термодинамично количество, което оказва натиск върху пространството.

Само секунди след Големия взрив, когато вселената моментално се охлади, плътността на Хелмхолц достигна своята максимална стойност и вселената незабавно "замръзна". В тази фаза Вселената, която преди съществуваше във всяко измерение, което вярваме, съществуваше, беше ограничена само до четири от тях. Единственият начин, по който нашата Вселена ще се разгърне в повече измерения, е, ако съществува над критична температура, адска температура, която със сигурност надделя само за секунда след създаването й.

Находката на физиците е аналогична на фазовите преходи, които водата претърпява. Единственият начин блокът на лед да премине в течна вода е когато е подложен на топлина. Макар тази теория да е придобила сцепление едва напоследък, принципът, към който винаги сме се обръщали да отговорим на такива прословути дилеми, е антропичният принцип.

Антропичният принцип

Вторият закон на термодинамиката главно обяснява защо времето се движи само в една посока, която наричаме "напред". Законът предвижда, че посоката на времето в нашата вселена се движи в същата посока, в която разстройството в него се увеличава. Тази мотивация обаче е непълна. Убедителен аргумент се реализира само когато съчетаваме закона с антропологичния принцип. Това е откъс от предишна статия, която написах, обяснявайки защо времето се движи само в една посока :

"Ако можем да признаем ролята на късмета, когато донесем цвете или плод на живот, защо не можем да направим същото, когато говорим за себе си?

Ако вятърът беше бурен през този ден или почвата беше по-неустойчива, цветът не би могъл да се роди. По същия начин, ако условията на Вселената бяха някакви различни, интелигентен живот, способен да попита "защо времето изтича само в една посока?" Не можеше да поникне. Виждаме вселената по начина, по който е, защото, ако е различно, нямаше да сме тук, за да я наблюдаваме! Това се нарича антропичен принцип. Знам, че това изглежда цинично и трудно за разбиране, но със сигурност изглежда вярно, освен ако, разбира се, не откриваме доказателства за противното.

Ние измерваме времето в посока на нарастващо разстройство, защото живеем във фазата на разширяване, фазата, която благоприятства интелигентния живот. Това не би било възможно във фазата на свиване, тъй като животът, способен да измерва времето, не би бил възможен по време на фазата на свиване. "

Точно както ентропията изглежда се увеличава и следователно е време с нея, защото Вселената все още е във фазата на разширяване, фазата, която благоприятства появата на интелигентния живот, ние изпитваме вселената само в четири измерения, защото разпространението на само четири измерения е благоприятни за създаването и поддържането на интелигентен живот.

Ако вселената беше двуизмерна, организмите не биха могли да се движат един до друг. По-скоро те ще трябва да преодолеят друг организъм или да се плъзгат под един. Сложните начини, по които се смилат и разграждат храната или кръвта се разпространява в нашето тяло, биха били невъзможни в 2D телата. Ние, интелигентните видове, питаме защо вселената има четири измерения, просто няма да съществува.

(Снимка: Edwin Abbott Abbott / Wikimedia Commons)

Всъщност самата биология, дори и в най-простия ред, ще загине, тъй като земята няма да може да се върти около слънцето. Силата на гравитацията намалява четири пъти, когато разстоянието между две тела се удвоява, но спадът е пет пъти в пет измерения и шест пъти в шест измерения. В една по-висша по размер пространство, Земята може да не е в състояние да постигне стабилна орбита около слънцето и следователно да замръзне до смърт.

Може би гравитационното компресиране и газообразното разширение, образуващи слънцето, ще се появят по различен начин в по-високи размери, в сравнение с това как те се появяват в четири измерения. Може би самото слънце ще се срине преждевременно в черна дупка, ако се катерим със законите на гравитацията. Дори атоми в по-високи измерения, установили се физици, няма да се съберат и да образуват сложни молекули, които впоследствие биха могли да представляват сложен живот.

Животът не би бил възможен без Слънцето. (Снимка: Subham Dey)

Стивън Хокинг цитира антропологичния принцип в своята Кратка история на времето, като се спекулира със странното специфично измерение на Вселената. Макар да е безспорно, сега разбираме, че не обяснява причината за това, нещо, което публикува в EPL. Предложението все още предстои да бъде потвърдено.

Ако е в крайна сметка, можем да пресечем тази загадка от нашия дълъг списък от многогодишни енигми на нашия вид. Това потвърждение също ще бъде изключително окуражително за физиците, тъй като това би представлявало огромен скок в стремежа ни да обединим четирите фундаментални сили и в крайна сметка да разберем как се ражда вселената, как се развива и къде може да се води.