В якому просторі ми живемо? Дослідження вчених

В якому просторі ми живемо? Які існують вимірювання? Відповіді на ці та інші питання ви знайдете в статті. Жителі планети Земля живуть у тривимірному світі: ширина, довжина і глибина. Деякі можуть опонувати: «А як же четвертий вимір – час?» Безумовно, час теж є виміром. Але чому ж простір розпізнають у трьох вимірах? Це загадка для вчених. В якому просторі ми живемо, з’ясуємо нижче.

Теорії

В якому просторі живе людина? Професора провели новий експеримент, результат якого пояснює, чому люди перебувають в світі 3D. Вчені і філософи з античних часів задавалися питанням, чому простір тривимірно. І справді, чому саме три виміри, а не сім або, скажімо, 48?

Якщо не вдаватися в подробиці, то простір-час четырехмерно (або 3+1): три виміри формують простір, а четвертим є час. Є також наукові та філософські теорії про багатовимірність часу, які допускають, що обмірів часу насправді більше, ніж здається.

Так, знайома всім нам стріла часу, спрямована через сьогодення з минулого в майбутнє – це всього лише одна з імовірних осей. Це робить правдоподібними різні науково-фантастичні схеми на кшталт мандрів у часі, а також створює багатоваріантну, нову космологію, яка визнає наявність паралельних всесвітів. Тим не менш існування додаткових часових вимірів науково поки не доведено.

4D

Мало хто знає, в якому просторі ми живемо. Повернемося в наше чотиривимірний вимір. Всі знають, що тимчасовий вимір пов’язаний з другим каноном термодинаміки, в якому говориться, що в замкнутій структурі, такий, як наш Всесвіт, міра хаосу (ентропії) зростає завжди. Вселенський безлад не може зменшуватися. Тому час направлено завжди вперед – і ніяк не інакше.

Дивіться також:  Що таке сейсмограф, опис і принцип дії

В EPL була опублікована нова стаття, в якій дослідники припускали, що другий канон термодинаміки також може роз’яснити, чому ефір трехмерен. Співавтор дослідження Гонсалес-Айала Джуліан з Народного політехнічного інституту (Мексика) та університету Саламанки (Іспанія) заявив, що багато дослідників в області філософії і науки зверталися до спірного питання (3+1)-мірному природи часу-простору, аргументуючи вибір цього числа його можливістю підтримки буття і стабільністю.

Він сказав, що цінність праці його колег полягає в тому, що вони представляють міркування, що базуються на варіації фізичної розмірності Всесвіту з розумним і відповідним сценарієм часу-простору. Він повідомив, що він і його співробітники є першими фахівцями, які сказали, що число три розмірності ефіру з’являється у вигляді оптимізації фізичної величини.

Антропний принцип

Кожен повинен знати, в якому просторі ми живемо. На розмірність Всесвіту в зв’язку з так званим антропным принципом раніше вчені звертали увагу: «Ми світобудову бачимо таким, тому що лише в такому макрокосмі міг з’явитися людина, спостерігач». Тривимірність ефіру трактувалася выполнимостью підтримки Всесвіту в тому вигляді, в якому ми її спостерігаємо.

Якби у всесвіті було велике число вимірювань, за законом тяжіння Ньютона стійкі орбіти планет не були б можливі. Неправдоподібна була б також атомна конструкція субстанції: електрони падали б на ядра.

«Заморожений» ефір

Так у скількох мірному просторі ми живемо? У вищезгаданому дослідженні вчені пішли іншим шляхом. Вони уявили, що ефір трехмерен зважаючи термодинамічної величини – щільності незалежної енергії Гельмгольца. У всесвіті, заповненому випромінюванням, можна цю щільність розцінювати як тиск в ефірі. Тиск залежно від числа просторових вимірів і температури макрокосму.

Експериментатори показали, що могло творитися після Великого вибуху у перші частки секунди, іменованими Планковскої епохою. В момент, коли всесвіт початок остигати, густота Гельмгольца досягла свого першого межі. Тоді вік макрокосму складав частку секунди, а ефірних вимірювань було всього три.

Дивіться також:  Ефекти памяті форми: матеріали і механізм дії. Можливості застосування

Ключова думка дослідження полягає в тому, що тривимірний ефір був «заморожений» саме тоді, коли щільність Гельмгольца досягла своєї найвищої величини, яка забороняє перехід в інші виміри.

Це сталося через другого закону термодинаміки, який санкціонує переміщення в більш високі виміру лише тоді, коли температура вище критичної величини – ні градусом менше. Всесвіт безперервно розширюється, і фотони, елементарні частинки, втрачають енергію, тому наш світ поволі остигає. Сьогодні температура макрокосму значно нижче рівня, що допускає переміщення з 3D-світу в багатовимірний ефір.

Пояснення дослідників

Експериментатори кажуть, що ефірні вимірювання ідентичні станів субстанції, а переміщення з одного виміру в інше нагадує фазове звернення – таке, як танення льоду, яке можливо лише при досить високих температурах.

Дослідники вважають, що в процесі охолодження раннього всесвіту і після досягнення першої критичної температури теорія збільшення ентропії для замкнутих структур могла заборонити деякі трансформації розмірності.

Ця гіпотеза, як і раніше, залишає місце для більш високих вимірів, що існували в Планковскую епоху, коли світобудову було набагато гарячіше, ніж це було при критичній температурі.

Додаткові вимірювання є у багатьох космологічних версіях, наприклад, в теорії струн. Це дослідження може допомогти розтлумачити, чому в деяких з цих варіацій додаткові вимірювання зникли, залишилися такими ж маленькими, якими були відразу ж після Великого вибуху, в той час як 3D-ефір продовжує збільшуватися у всьому спостережуваному всесвіті.

Тепер ви точно знаєте, що ми живемо в 3D просторі. Дослідники планують в майбутньому покращити свою варіацію, щоб включити додаткові квантові дії, які могли з’явитися відразу ж після Великого вибуху. Також результати доповненої версії можуть служити орієнтиром для тих, хто працює над іншими космологічними моделями, такими як квантова гравітація.

Дивіться також:  Технічна революція: причини, етапи розвитку та вплив на науково-технічний прогрес