Miten maailmankaikkeus voisi olla enemmän ulottuvuutta

Merkkijono teoria on väitetty teoria kaikesta, että fyysikot toivottavasti jonain päivänä selittää kaiken.

Kaikki voimat, kaikki hiukkaset, kaikki vakiot, kaikki asiat, alle yhden teoreettinen katto, jossa kaikki että näemme, on seurausta pieni, tärisevä jousille. Teoreetikot ovat työstäneet ajatusta, koska 1960-luvulla, ja yksi ensimmäisistä asioista, he tajusivat, että teoria toimisi, siellä täytyy olla enemmän ulottuvuuksia kuin neljä olemme tottuneet.,

mutta tuo ajatus ei ole niin hullu kuin miltä se kuulostaa.

aiheeseen Liittyvät: Vaihtoehtoja Big Bang-Teoria selittää (infographic)

Ulotteinen katastrofi

string theory, vähän silmukoita tärisevä stringiness (teoriassa, ne ovat keskeinen kohde todellisuudessa) ilmentyä eri hiukkaset (elektronit, kvarkit, neutriinot, jne.) ja luonnon voimankantajina (fotonit, gluonit, gravitonit jne.). He tekevät näin värähtelyjensä kautta., Jokainen merkkijono on niin pieni, että se näyttää meille mitään muuta kuin pistemäinen hiukkanen, mutta jokainen merkkijono voi värähdellä eri liikennemuotojen, samalla tavalla voit saada erilaisia muistiinpanoja pois kitaran kieli.

jokaisen värähtelytilan arvellaan liittyvän erilaiseen hiukkaseen. Kaikki yhdellä tavalla värähtelevät kielet näyttävät elektroneilta, kaikki toisella tavalla värähtelevät kielet näyttävät fotoneilta ja niin edelleen. Mitä näemme kuin hiukkasten törmäykset ovat säieteorian katsoa, joukko jouset sulautuvat yhteen ja jakamalla toisistaan.,

mutta jotta matematiikka toimisi, maailmankaikkeudessamme täytyy olla yli neljä ulottuvuutta. Tämä johtuu siitä, että tavanomainen tila-aika ei anna jouset tarpeeksi ”huone” värisemään kaikilla tavoin he tarvitsevat voidakseen täysin ilmaista itseään, kuten kaikki lajikkeiden hiukkaset maailmassa. Ne ovat liian rajoittuneita.

toisin sanoen kielet eivät vain heilu, ne heiluvat hyperdimensionaalisesti.

säieteorian nykyiset versiot vaativat 10 ulottuvuutta yhteensä, kun taas vielä hypoteettisempi über-säieteoria, joka tunnetaan M-teoriana, vaatii 11., Mutta kun katsomme ympäri maailmankaikkeutta, näemme vain tavalliset kolme avaruudellista ulottuvuutta sekä ajan ulottuvuuden. Olemme melko varmoja, että jos maailmankaikkeudessa olisi enemmän kuin neljä ulottuvuutta, olisimme jo huomanneet.

miten säieteorian vaatimus ylimääräisistä ulottuvuuksista voidaan mahdollisesti sovittaa yhteen arkisten kokemustemme kanssa maailmankaikkeudessa?

käpertyneenä ja kompakti

Onneksi merkkijono teoreetikot pystyivät osoittamaan historiallinen edeltäjä näennäisen radikaali ajatus.,

vuonna 1919, pian sen jälkeen, kun Albert Einstein julkaisi teorian yleinen suhteellisuusteoria, matemaatikko ja fyysikko Theodor Kaluza oli pelissä ympäri kanssa yhtälöt, vain huvin vuoksi. Ja hän löysi jotain erityisen mielenkiintoista, kun hän lisäsi vielä viidennen ulottuvuuden yhtälöt — mitään ei tapahtunut. Suhteellisuusteorian yhtälöt eivät oikeastaan välitä ulottuvuuksien lukumäärästä; se on jotain, mitä sinun täytyy lisätä, jotta teoria soveltuisi universumiimme.,

Mutta sitten Kaluza lisätty erityinen kierre, että viides ulottuvuus, jolloin se on kietoa itsensä, mitä hän kutsui ”sylinterin kunto.”Tämä vaatimus on tehty jotain uutta pop ulos: Kaluza talteen tavallista yhtälöitä yleistä suhteellisuusteoria tavalliseen neljä ulottuvuutta, sekä uusi yhtälö, joka monistaa ilmaisuja sähkömagnetismi.

näytti siltä, että dimensioiden lisääminen voisi mahdollisesti yhtenäistää fysiikkaa.

jälkikäteen ajateltuna kyseessä oli hieman punasilli.,

Edelleen, pari vuosikymmentä myöhemmin toinen fyysikko Oskar Klein, yritti antaa Kaluza idea tulkinta kvanttimekaniikan kannalta. Hän totesi, että jos tämä viides ulottuvuus on olemassa, ja oli jotenkin vastuussa sähkömagnetismi, että ulottuvuus oli lyöty alas, kääre takaisin itsensä ympäri (aivan kuten Kaluza alkuperäinen idea), mutta paljon pienempi, alas paljain 10^-35 metriä.

monet manifolds, string theory

Jos ylimääräinen ulottuvuus (tai mitat) on kovin pieni, meillä ei olisi huomannut nyt., Se on niin pieni, että emme voineet toivoa suoraan koetin sen korkean energian kokeiluja. Ja jos nuo mitat ovat kääritty ylös itselleen, sitten joka kerta, kun siirrät noin neljän-ulotteinen avaruus, olet todella kiertämiseen niitä ylimääräisiä ulottuvuuksia on miljardeja kertoja.

ja ne ovat ulottuvuuksia, joissa säieteorian kielet elävät.,

uusia matemaattisia oivalluksia, todettiin, että ylimääräistä kuusi tilallisia ulottuvuuksia tarvitaan string theory on kääritty erityinen joukko kokoonpanoissa, joka tunnetaan nimellä Calabi-Yao manifolds jälkeen kaksi eturivin fyysikot. Mutta sting-teorian sallimaa ainutlaatuista monistoa ei ole.

noin 10^200 000.

käy ilmi, että kun tarvitsee kuusi ulottuvuutta käpertyäkseen itseensä, ja antaa heille melkein minkä tahansa keinon tehdä se, se … täsmää.

se on paljon erilaisia tapoja kääriä ne ylimääräiset mitat itseensä., Ja jokainen mahdollinen kokoonpano vaikuttaa siihen, miten Jouset niiden sisällä värähtelevät. Koska kielet värähtelevät miten ne käyttäytyvät täällä makroskooppisessa maailmassa, jokainen moninaisten valinta johtaa erilliseen universumiin, jolla on oma fysiikkansa.

joten vain yksi monisto voi synnyttää maailman, kun koemme sen. Mutta mikä niistä?

valitettavasti säieteoria ei voi antaa vastausta, ainakaan vielä., Ongelmana on, että säieteoria ei ole tehty — meillä on vain eri lainsäädännön menetelmiä, jotka toivomme saada lähellä todellista asia, mutta juuri nyt meillä ei ole aavistustakaan, miten oikein olemme. Joten meillä ei ole matemaattinen tekniikka seuraavat ketju, erityisiä moninaiset erityisiä string tärinä fysiikan maailmankaikkeuden.

vastaus merkkijono teoreetikot, on jotain nimeltään Maisema, multiverse kaikkia mahdollisia maailmankaikkeuksia ennusti eri manifolds, meidän maailmankaikkeus on vain yksi seikka monien joukossa.,

ja siinä säieteoria istuu tänään, jossain maisemassa.

• Einsteinin suhteellisuusteoria selitti (infographic)
• Kuvat: Peering takaisin Big Bang & varhainen maailmankaikkeus
• Mitä seuraavaksi kosmologia jälkeen maamerkki gravitaatio aalto löytö?

Paul M. Sutter on astrofyysikko koulua Stony Brook ja Flatiron-Instituutti, isäntä Pyytää Spaceman ja Tilaa Radio, ja tekijä Paikka Maailmankaikkeudessa.

Seuraa meitä Twitterissä @Spacedotcom ja Facebookissa.,