Zašto je svemir samo četverodimenzionalan?

Svemir je ŽIVI ORGANIZAM ! Vrlo verovatno i ima smisla ! (Svibanj 2019).

Anonim

U osamdesetima, fizičari su očajnički pokušavali ujediniti četiri temeljne snage svemira u jedinstvenu sveobuhvatnu silu. Njihov prvi pokušaj razvio se u ono što se naziva supergravitetom, ali zbog mnoštva nedosljednosti i nepotvrđenih predviđanja, moralo se odbaciti. Još jedna teorija rastuća je String Theory.

Rođen je sedamdesetih godina prošlog stoljeća, teorija je u velikoj mjeri zanemarena do osamdesetih godina, kada je njegova popularnost oživljena i fizičari su ga ozbiljno počeli proučavati. Stringova teorija ostaje jedan od naših najboljih nagađanja u potpunom razumijevanju načina svemira, no prema teoriji, svemir postoji u 26 dimenzija! Stoga je neobično osobito da smo izloženi samo četvorici - tri izmjenjivih dimenzija prostora i jednog, otkrivenog prije stoljeća, vremena.

Apsurdnost je, zauvijek, gnjavila filozofe i, kasnije, fizičare. Oni su previše znatiželjni prihvatiti stvarnost kao što je to bez ikakvih tjeskoba ili skepticizma; oni žele znati zašto je stvarnost način na koji to jest. Međutim, papir nedavno objavljen u Europhysics Letters (EPL) čini se da otkriva zašto naš Svemir može postojati samo u 4 dimenzije.

Helmholtz slobodna energija gustoća

Debljina. Fotografski kredit: Pixabay

Tako

,

zašto samo četiri? Pa, papir sugerira da je drugima zabranjeno otkrivanje drugog zakona termodinamike, temeljnog zakona svemira. Prema novom papiru, novorođen svemir bio je prožet zračenjem i Helmholtzovom slobodnom energijom, termodinamičkom količinom koja vrši pritisak na prostor.

Samo nekoliko sekundi nakon Big Banga, dok je svemir istodobno hlađen, gustoća Helmholtza dosegla je svoju maksimalnu vrijednost i svemir se odmah "zamrznuo". U ovoj fazi, svemir, koji je prethodno postojao u svakoj dimenziji za koju vjerujemo postoji, bio je ograničen na samo četiri. Jedini način na koji će se naš svemir razvući u više dimenzija jest ako postoji iznad kritične temperature, paklenske temperature koja je zasigurno prevladavala samo sekundu nakon što je stvorena.

Otkrivanje fizičara analogno je faznim prijelazima koje voda prolazi. Jedini način na koji se blok od leda može prelaziti u tekuću vodu je kada se podvrgne toplini. Iako je ta teorija tek nedavno stekla vučenje, načelo prema kojemu smo se uvijek okrenuli da odgovori na takve zloglasne dileme je antropijsko načelo.

Antropijsko načelo

Drugi zakon termodinamike prvenstveno objašnjava zašto se vrijeme samo kreće u jednom smjeru, koje nazivamo "naprijed". Zakon predviđa da se smjer vremena u našem svemiru kreće u istom smjeru u kojem poremećaj u njemu raste. Međutim, ovo razmišljanje nije cjelovito. Uvjerljivi argument se ostvaruje samo kada spojimo zakon s antropijskim načelom. Ovo je izvadak iz prethodnog članka koji sam napisao objašnjavajući zašto se vrijeme kreće samo u jednom smjeru :

"Ako možemo priznati ulogu sreće u dovođenju cvijeta ili voća u život, zašto ne možemo učiniti isto kada govorimo o sebi?

Ako su vjetrovi bili tjeskobni tog dana ili je tlo bilo neodrživo, cvijet se nije mogao roditi. Slično tome, ako su uvjeti svemira bili različiti, inteligentni život sposoban pitati "zašto vrijeme prolazi samo u jednom smjeru?" Nije moglo proklijati. Svemir vidimo kako je to jer, ako je bilo drugačije, ne bismo bili ovdje da ga promatramo! To se zove antropijsko načelo. Znam da ovo izgleda cinično i teško shvatiti, ali svakako se čini istinitim, osim ako naravno ne nalazimo dokaze suprotno.

Mjerimo vrijeme u smjeru porasta poremećaja jer živimo u fazi ekspanzije, fazi koja pogoduje inteligentnom životu. To nije moguće u fazi kontrakcije, jer život tijekom mjerenja vremena ne bi bio moguć tijekom faze kontrakcije. "

Baš kao što se čini da entropija raste, a time i vrijeme s njim, jer je svemir još uvijek u svojoj fazi ekspanzije, faza koja pogoduje proključavanju inteligentnog života, iskustvo svemira u samo četiri dimenzije jer je prevladavanje samo četiri dimenzije pogodan za početak i održavanje inteligentnog života.

Da bi svemir bio dvodimenzionalan, organizmi se nisu mogli kretati jedni drugima. Umjesto toga, morat će se prebroditi drugim organizmom ili kliziti ispod nje. Snažan način na koji se hrana digestirala i razbijena ili krv cirkulirala kroz naše tijelo bilo bi nemoguće postići u 2D tijela. Mi, inteligentne vrste pitaju zašto svemir ima četiri dimenzije, jednostavno ne bi postojao.

(Foto: Edwin Abbott Abbott / Wikimedija)

Zapravo, biologija bi, čak i najjednostavnijeg reda, propala, jer bi se zemlja mogla okretati oko sunca. Snaga gravitacije smanjuje se četiri puta kada se udaljenost između dvaju tijela udvostruči, ali pad je pet puta u pet dimenzija i šest puta u šest dimenzija. U višem dimenzionalnom svemiru, Zemlja možda neće moći postići stabilnu orbitu oko sunca i stoga će se smrznuti.

Možda gravitacijska kompresija i plinovita ekspanzija koja je formirala Sunce nastala bi različito u višim dimenzijama, u usporedbi s onim kako se događaju u četiri dimenzije. Možda bi se sunce prerano srušilo u crnu rupu ako bismo se složili s gravitacijskim zakonima. Čak i atomi u višim dimenzijama, fizičari su pronašli, ne bi skupili i oblikovali složene molekule koje bi kasnije mogle predstavljati složeni život.

Život ne bi bio moguć bez Sunca. (Foto kredit: Subham Dey)

Stephen Hawking navodi antropijsko načelo u njegovoj kratkoj povijesti vremena dok je nagađao o čudnoj posebnoj dimenzionalnosti svemira. Iako je neosporno, sada razumijemo da ne objašnjava njegov uzrok, nešto što se objavljuje u EPL-u. Međutim, prijedlog se tek treba potvrditi.

Ako je na kraju, možemo preći taj otajstvo s našeg dugog popisa višegodišnjih zagonetki naše vrste. Ova vrsta potvrde također bi bilo ogromno ohrabrujuće za fizičare, jer bi predstavljalo ogroman skok u našoj potrazi za ujedinjenjem četiri temeljne sile i na kraju našem razumijevanju kako se svemir rodi, kako raste i gdje bi mogao biti na čelu.