Miksi universumi on vain nelivaiheinen?

DINOSAURUSTEN TUHO | MIKSI DINOSAURUKSET KUOLIVAT SUKUPUUTTOON (Kesäkuu 2019).

Anonim

1980-luvulla fyysikot epätoivoivat yhdistämään maailmankaikkeuden neljä perusvoimaa yhdeksi kokonaisvaltaiseksi voimaksi. Heidän ensimmäinen yritys kehittyi ns. Supergravityksi, mutta monien epäjohdonmukaisuuksien ja vahvistamattomien ennusteiden vuoksi se oli hylättävä. Toinen burgeoning-teoria oli String Theory.

1970-luvulla syntynyt teoria jäi suurelta osin huomiotta 1980-luvulle asti, jolloin sen suosio elpyi ja fyysikot alkoivat tutkia sitä vakavasti. String-teoria on yksi parhaista arvauksistamme täydellisessä ymmärryksessä maailmankaikkeuden tavoista, mutta teorian mukaan universumi on olemassa 26 ulottuvuudessa! Siksi on kummallista, että olemme alttiina vain neljästä niistä - kolmesta avaruuden vaihtokelpoisesta ulottuvuudesta ja yhdestä vuosituhannen ajan löydetystä ajasta.

Ajatuksettomuus on vaivannut filosofeja ja myöhemmin fyysikkoja koska ikuisesti. He ovat aivan liian uteliaita hyväksymään todellisuutta kuin ilman murheita tai epäilyksiä; he haluavat tietää, miksi todellisuus on se tapa, jolla se on. Kuitenkin Europhysics Letters (EPL) äskettäin julkaistussa julkaisussa näyttää paljastavan, miksi Universumimme voi olla vain neljä ulottuvuutta.

Helmholtz Free Energy Density

Paksuus. Valokuvallinen luottokortti: Pixabay

Niin

.

miksi vain neljä? No, paperi ehdottaa, että toiset kielletään avaamasta termodynamiikan toista lakia, maailmankaikkeuden perustavaa laatua olevaa lakia. Paperin mukaan vastasyntynyt universumi oli täynnä säteilyä ja Helmholtzin ilmaista energia-tiheyttä, termodynaamista määrää, joka paineita avaruudessa.

Vain sekunnin kuluttua Big Bangin jälkeen, kun maailmankaikkeus hetkellisesti jäähtyi, Helmholtzin tiheys saavutti maksimiarvonsa ja universumi välittömästi "jäädytti". Tässä vaiheessa maailmankaikkeus, joka aiemmin oli kaikissa ulottuvuuksissa, jonka uskomme olemassa, rajoittui vain neljään. Ainoa tapa, jolla maailmankaikkeutemme menee suurempaan ulottuvuuteen, on, jos se on kriittisen lämpötilan yläpuolella, helvetillinen lämpötila, joka varmasti voitti pelkästään sen jälkeen, kun se luotiin.

Fyysikkojen havainto on samanlainen kuin vaiheensiirrot, joissa vesi joutuu. Ainoa tapa, jolla jään lohko voi siirtyä nesteveteen, on silloin, kun se altistuu lämpöä. Vaikka tämä teoria on saavuttanut vetovoiman vasta äskettäin, periaate, jota olemme aina kääntyneet vastaamaan tällaisiin tunnetaviin ongelmiin, on antropologinen periaate.

Anthropic Principle

Toinen laki termodynamiikasta selittää lähinnä sen, miksi aika vain liikkuu yhteen suuntaan, jota kutsumme "eteenpäin". Laki ennustaa, että ajan suunta universumissamme liikkuu samaan suuntaan, jossa häiriö lisääntyy. Tämä päättely on kuitenkin puutteellinen. Vakuuttava argumentti toteutuu vain, kun yhdistämme lain antropisiin periaatteisiin. Tämä on erä edellisestä artikkelista, jonka kirjoitin selittäen, miksi aika vain liikkuu yhteen suuntaan :

"Jos voimme tunnustaa, kuinka onnea tuoda kukka tai hedelmä elämään, miksi emme voi tehdä samoja, kun puhumme itsestämme?

Jos tuulet olivat tuhoutuneet tuona päivänä tai maaperä oli tukevampi, kukka ei olisi voinut syntyä. Vastaavasti, jos maailmankaikkeuden olosuhteet olisivat erilaiset, älykäs elämä, joka kykenisi kyselemään "miksi aika kuluu vain yhdessä suunnassa?", Ei olisi voinut itää. Näemme maailmankaikkeuden sellaisena kuin se on, koska jos se olisi erilainen, emme olisi täällä tarkkailemaan sitä! Tätä kutsutaan antropologiseksi periaatteeksi. Tiedän, että tämä näyttää kyyniseltä ja vaikeasti ymmärrettäväksi, mutta se näyttää varmalta, ellei tietenkään löydy vastakkaisia ​​todisteita.

Me mittaamme aikaa lisääntyvän häiriön suuntaan, koska elämme laajentumisvaiheessa, vaihe, joka suosii älykästä elämää. Tämä ei olisi mahdollista supistusvaiheessa, koska elämä, joka kykenee mittaamaan aikaa, ei olisi mahdollista supistusvaiheen aikana. "

Aivan kuten entropia tuntuu kasvavan ja sen vuoksi sen ajan takia, koska maailmankaikkeus on vielä laajentumisvaiheessa, vaihe, joka suosii älykkään elämän leviämistä, kokeilemme maailmankaikkeutta vain neljässä ulottuvuudessa, koska se on vain neljän ulottuvuuden esiintyvyys, joka on sopiva älykkään elämän aloittamiseen ja ylläpitoon.

Jos maailmankaikkeus olisi ollut kaksiulotteinen, eliöt eivät olisi voineet liikkua toistensa kesken. Sen sijaan he joutuisivat ylittämään toisen organismin tai liukumaan alle yhden. Monimutkaiset tapoja, joilla ruoka hajoaa ja hajoaa tai verenkiertoa koko elimistämme, olisi ollut mahdotonta saavuttaa 2D-ruumiissa. Me, älykkäät lajit, kysyvät miksi universumilla on neljä ulottuvuutta, yksinkertaisesti ei olisi olemassa.

(Kuva: Edwin Abbott Abbott / Wikimedia Commons)

Itse asiassa biologia itse, jopa yksinkertaisimmasta järjestyksestä, hukkuu, koska maa ei kykene pyörimään auringon ympärillä. Painovoiman vahvuus laskee neljä kertaa, kun kahden ruumiin välinen etäisyys kaksinkertaistuu, mutta lasku on viisi kertaa viidessä mitassa ja kuusi kertaa kuudessa mitassa. Korkeammassa ulotteisessa universumissa Maa ei välttämättä pysty saavuttamaan vakaa kiertorata auringon ympärillä, ja se siis jäätyy kuolemaan.

Ehkä gravitaatiokompressio ja kaasumaisen laajeneminen, jotka muodostivat auringon, tapahtuisivat eri tavoin suuremmissa mittasuhteissa verrattuna siihen, miten ne esiintyvät neljään ulottuvuuteen. Ehkä aurinko olisi ennenaikaisesti romahtanut mustaan ​​aukkoon, jos olisimme tinkeringen painovoiman kanssa. Jopa korkeammat atomit, fyysikot ovat löytäneet, eivät kokoontuisi ja muodostaisivat monimutkaisia ​​molekyylejä, jotka voivat myöhemmin muodostaa monimutkaisen elämän.

Elämä ei olisi ollut mahdollista ilman aurinkoa. (Kuvahinta: Subham Dey)

Stephen Hawking mainitsi antropisen periaatteen lyhyen historian aikakaudellaan spekuloimalla maailmankaikkeuden outoa erityistä ulottuvuutta. Vaikka on kiistatonta, ymmärrämme nyt, että se ei selitä sen syytä, jotain EPL: ssä julkaistua artikkelia. Ehdotusta ei kuitenkaan ole vielä vahvistettu.

Jos se lopulta on, voimme ylittää tämän mysteerin pois pitkästä luettelosta lajistumme monivuotisista arvoituksista. Tällainen vahvistus olisi myös rohkaiseva fyysikkoille, sillä se merkitsisi valtavaa harppausta pyrkimyksissämme yhdistää neljä perusvoimaa ja viime kädessä ymmärryksemme siitä, miten maailmankaikkeus syntyi, miten se kasvaa ja missä se saattaa johtaa.