Cómo el universo podría tener más dimensiones

desastre Dimensional

en la teoría de cuerdas, pequeños bucles de fibrosis vibratoria (en la teoría, son el objeto fundamental de la realidad) se manifiestan como las diferentes partículas (electrones, quarks, neutrinos, etc.) y como portadores de fuerza de la naturaleza (fotones, gluones, gravitones, etc.). La forma en que lo hacen es a través de sus vibraciones., Cada cuerda es tan pequeña que nos parece nada más que una partícula tipo punto, pero cada cuerda puede vibrar con diferentes modos, de la misma manera que puedes obtener diferentes notas de una cuerda de guitarra.

se cree que cada modo de vibración se relaciona con un tipo diferente de partícula. Así que todas las cuerdas que vibran de una manera parecen electrones, todas las cuerdas que vibran de otra manera parecen fotones, y así sucesivamente. Lo que vemos como colisiones de partículas son, en la teoría de cuerdas, un montón de cuerdas que se fusionan y se separan.,

Pero para las matemáticas para el trabajo, tiene que haber más de cuatro dimensiones en nuestro universo. Esto se debe a que nuestro espacio-tiempo habitual no le da a las cuerdas suficiente «espacio» para vibrar en todas las formas que necesitan para expresarse plenamente como todas las variedades de partículas en el mundo. Están demasiado restringidos.

En otras palabras, las cadenas no sólo se mueva, que mueva hiperdimensionalmente.

Las versiones actuales de la teoría de cuerdas requieren un total de 10 dimensiones, mientras que una teoría de über-cuerdas aún más hipotética conocida como teoría M requiere 11., Pero cuando miramos alrededor del universo, solo vemos las tres dimensiones espaciales habituales más la dimensión del tiempo. Estamos bastante seguros de que si el universo tuviera más de cuatro dimensiones, ya nos habríamos dado cuenta.

¿Cómo puede reconciliarse el requisito de la teoría de cuerdas de dimensiones adicionales con nuestras experiencias cotidianas en el universo?

Acurrucado y compacto

Afortunadamente, los teóricos de cuerdas fueron capaces de señalar un antecedente histórico para este aparentemente noción radical.,

en 1919, poco después de que Albert Einstein publicara su teoría de la relatividad general, el matemático y físico Theodor Kaluza estaba jugando con las ecuaciones, solo por diversión. Y encontró algo especialmente interesante cuando añadió una quinta dimensión a las ecuaciones — no pasó nada. Las ecuaciones de la relatividad realmente no se preocupan por el número de dimensiones; es algo que tienes que Agregar para hacer que la teoría sea aplicable a nuestro universo.,

pero luego Kaluza agregó un giro especial a esa quinta dimensión, haciéndola envolver alrededor de sí misma en lo que él llamó la «condición de cilindro».»Este requisito hizo surgir algo nuevo: Kaluza recuperó las ecuaciones habituales de la relatividad general en las cuatro dimensiones habituales, más una nueva ecuación que replicaba las expresiones del electromagnetismo.

parecía Que la adición de dimensiones potencialmente podría unificar la física.

en retrospectiva, esto fue un poco una pista falsa.,

aún así, un par de décadas más tarde, otro físico, Oskar Klein, trató de dar a la idea de Kaluza una interpretación en términos de mecánica cuántica. Encontró que si esta quinta dimensión existía y era responsable de alguna manera del electromagnetismo, esa dimensión tenía que ser apretada hacia abajo, envolviéndose alrededor de sí misma (al igual que en la idea original de Kaluza), pero mucho más pequeña, hasta 10^-35 metros.

las muchas variedades de la teoría de cuerdas

Si una dimensión extra (o dimensiones) Es realmente tan pequeña, no nos habríamos dado cuenta por ahora., Es tan pequeño que no podríamos esperar sondearlo directamente con nuestros experimentos de alta energía. Y si esas dimensiones están envueltas en sí mismas, entonces cada vez que te mueves en el espacio de cuatro dimensiones, realmente estás circunnavegando esas dimensiones adicionales billones y billones de veces.

y esas son las dimensiones donde viven las cuerdas de la teoría de cuerdas.,

con una mayor comprensión matemática, se encontró que las seis dimensiones espaciales adicionales necesarias en la teoría de cuerdas tienen que estar envueltas en un conjunto particular de configuraciones, conocidas como variedades Calabi-Yao por dos físicos prominentes. Pero no hay una variedad única que esté permitida por la teoría de sting.

Hay alrededor de 10^200,000.

resulta que cuando se necesitan seis dimensiones para acurrucarse sobre sí mismas, y darles casi cualquier forma posible de hacerlo, adds se suma.

eso es un montón de maneras diferentes de envolver esas dimensiones adicionales en sí mismos., Y cada posible configuración afectará las formas en que las cuerdas dentro de ellas vibran. Dado que las formas en que las cuerdas vibran determinan cómo se comportan aquí en el mundo macroscópico, cada elección de variedad conduce a un universo distinto con su propio conjunto de física.

así que solo una variedad puede dar lugar al mundo como lo experimentamos. ¿Pero cuál?

desafortunadamente, la teoría de cuerdas no puede darnos una respuesta, al menos no todavía., El problema es que la teoría de cuerdas no está hecha, solo tenemos varios métodos de aproximación que esperamos que se acerquen a la cosa real, pero en este momento no tenemos idea de cuán correctos estamos. Así que no tenemos tecnología matemática para seguir la cadena, desde la variedad específica a la vibración específica de la cadena hasta la física del universo.

la respuesta de los teóricos de cuerdas es algo llamado el paisaje, un multiverso de todos los universos posibles predichos por las diversas variedades, con nuestro universo como solo un punto entre muchos.,

y ahí es donde la teoría de cuerdas se asienta hoy, en algún lugar del paisaje.

• explicación de la teoría de la relatividad de Einstein (infografía)
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Paul M. Sutter es un astrofísico en SUNY Stony Brook y el Instituto Flatiron, anfitrión de Ask A Spaceman Y Space Radio, y autor de Your Place in the Universe.

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