¿En cuántas dimensiones vivimos?
El espacio en el que vivimos es un espacio tridimensional, pero también estamos controlados por el tiempo, que también se puede llamar espacio de cuatro dimensiones. En realidad, esto es solo un concepto. Diferentes conceptos tienen diferentes interpretaciones. Aunque vivimos en un espacio tridimensional, todo lo que podemos ver es un plano bidimensional. Cuando dos ojos se cruzan desde diferentes direcciones, la superposición de dos planos observados a diferentes distancias produce una visión tridimensional que puede juzgar distancias, porque los humanos. ojos Sólo se pueden ver tres dimensiones, por lo que es difícil explicar más de tres dimensiones. Al igual que una persona con inteligencia normal que nace sin un ojo y un oído (por lo que no hay efecto binocular ni efecto binaural), le resultará difícil comprender la distancia y la dirección, y es probable que piense que el mundo es bidimensional.
En pocas palabras: la dimensión 0 es un punto, sin largo, ancho ni alto. Una dimensión es una línea compuesta de innumerables puntos. Solo tiene largo pero no ancho ni alto. Bidimensional es una superficie compuesta de innumerables líneas, que tiene largo, ancho pero no alto. Las tres dimensiones son un cuerpo compuesto por innumerables caras, con largo, ancho y alto. La dimensión puede entenderse como dirección. Una forma sencilla de decirlo: N dimensión es el espacio formado por N rectas perpendiculares entre sí. Debido a que los humanos sólo pueden comprender tres dimensiones, estas últimas pueden construirse mediante teorías matemáticas, pero es difícil comprenderlas con cuidado. En la mecánica cuántica, la teoría de la membrana, que aún se está estableciendo, cree que el mundo tiene once dimensiones. espacio multidimensional? Primero asumimos que hay algunos seres que viven en un mundo plano bidimensional. Su mundo sólo tiene largo y ancho, y no pueden entender la tercera dimensión, la dimensión de "altura". Por tanto, su percepción del mundo tridimensional se limita a la proyección de objetos tridimensionales en el mundo plano, o la superficie de contacto entre objetos tridimensionales y el mundo plano. Piénselo, ¿cómo se puede imaginar una vida plana? ¿La riqueza y la plenitud de los objetos tridimensionales a través de la proyección? Cuando un objeto tridimensional entra en contacto con el mundo plano, los fragmentos del objeto tridimensional en el mundo plano, como las cuatro patas de una mesa y dos pares de huellas de zapatos dejadas en el suelo, hacen que la vida plana Aún más confuso: ¿Qué significan las piezas que no encajan? ¿No podían imaginar cómo cuatro huellas desconectadas podrían formar una tabla completa? ¿Cómo puede haber un par de zapatos completo entre las huellas intermitentes? Además, ¡hay una persona más completa en el zapato! Si miras las piezas en dos dimensiones, nunca podrás unirlas para formar un todo. Entonces, un día, a un ingenioso ser bidimensional se le ocurrió accidentalmente una idea brillante. Anuncia que hay una tercera dimensión "ascendente" más allá del mundo plano. Si miras "hacia arriba" a lo largo de estos fragmentos, verás que los fragmentos son en realidad un todo completo. Ésta es una idea sorprendente que desconcierta a la mayoría de los seres planos. El encuentro de la teoría de la relatividad y la teoría cuántica es muy similar a esta situación. En nuestro espacio tridimensional, son como dos piezas no relacionadas que nunca podrán unirse. Pero si elevas el espacio "hacia arriba" y conviertes el universo en un espacio de diez dimensiones, los dos fragmentos aparentemente no relacionados de la relatividad y la teoría cuántica se combinarán de manera sorprendente y perfecta, convirtiéndose en un edificio teórico más completo. Dos pilares que dependen de cada uno. ¡otro! Aunque no podemos imaginar ni describir un espacio multidimensional en un espacio tridimensional, podemos deducir su existencia mediante complejas ecuaciones matemáticas. ¿Cómo se divide el espacio multidimensional?
En los primeros días del universo, a los 10^-43 segundos de su nacimiento, su diámetro era sólo de 10^-33 centímetros y contenía un rico espacio de diez dimensiones, y todas las dimensiones del espacio eran igualmente acurrucados juntos. En ese espacio, la energía y la temperatura del universo son extremadamente altas, las cuatro fuerzas están integradas y la relatividad y la teoría cuántica pueden reducirse a una sola teoría.
Sin embargo, un espacio de tan altas dimensiones, alta energía y alta temperatura es extremadamente inestable, al igual que un globo demasiado inflado, por lo que se produjo una gran explosión. Las dimensiones se disuelven, la energía diverge y las temperaturas disminuyen. El espacio tridimensional y el tiempo unidimensional se extendieron infinitamente, formando gradualmente el universo que podemos percibir hoy, mientras que el otro espacio hexadimensional todavía está curvado dentro de la escala de Planck (es decir, 10^-33 centímetros).
Cuando el universo está a una temperatura extremadamente alta de 10^32K (esta temperatura es 10^26 veces mayor que la temperatura de nuestro sol), la gravedad se separa de otras grandes fuerzas unificadas y la gravedad sigue a la La expansión del universo continúa extendiéndose a fuerzas de largo alcance. A medida que el universo se expandió y enfrió aún más, las otras tres fuerzas comenzaron a descomponerse y la interacción fuerte y la fuerza eléctrica débil se separaron.
Cuando el universo se creó durante 10^-9 segundos, su temperatura bajó a 10^15K. En ese momento, la fuerza eléctrica débil se dividió en fuerza electromagnética y fuerza de interacción débil.
A esta temperatura, las cuatro fuerzas se han separado entre sí y el universo se convierte en una sopa de quarks, leptones y fotones libres. Más tarde, a medida que el universo se enfrió aún más, los quarks se combinaron en protones y neutrones. Con el tiempo forman núcleos atómicos. Tres minutos después de la creación del universo, comenzaron a formarse núcleos atómicos estables.
300.000 años después del Big Bang, surgieron los primeros átomos. La temperatura del universo descendió a 3000 K y se pudieron formar átomos de hidrógeno sin romperse por colisiones. En este punto, el universo finalmente se vuelve transparente y la luz puede viajar durante varios años luz sin ser absorbida.
Hoy, entre 10 y 20 mil millones de años después del Big Bang, el universo es asombrosamente asimétrico y roto, lo que hace que las cuatro fuerzas sean asombrosamente diferentes entre sí. La temperatura de la bola de fuego original ahora se ha enfriado a 3K, que está cerca del cero absoluto.
Esta es la historia de la evolución del universo a medida que el universo se enfría gradualmente, las fuerzas se desenredarán y se separarán gradualmente. Primero estalla la gravedad, luego la fuerza fuerte, luego la fuerza débil y finalmente sólo la fuerza electromagnética permanece intacta.
Grietas en el espacio
La teoría de supercuerdas también nos trae un resultado aún más impactante: ¡la estructura de nuestro espacio es en realidad discreta, no continua! En nuestra experiencia diaria, el espacio y el tiempo son siempre infinitamente divisibles, pero esto no podría estar más lejos de la verdad. Tanto el espacio como el tiempo tienen sus propios mínimos: la escala mínima del espacio es 10^-33 centímetros y la escala mínima del tiempo es 10^-43 segundos. Porque cuando el espacio es tan pequeño como 10 ^ -33 centímetros, el tiempo y el espacio se fusionarán en uno, y la dimensión espacial llegará a diez dimensiones. En tales circunstancias, incluso si el espacio se puede dividir, es algo que no podemos. entender en la actualidad.
De hecho, la teoría cuántica trata sobre la teoría de las "cantidades discretas". La palabra "cuántica" significa "una cantidad" o "una cantidad discreta". Ya en 1900, cuando nació la teoría cuántica, los científicos descubrieron que en el mundo de las partículas diminutas, la energía se emite una a una, en lugar de hacerlo de forma continua. Al igual que la unidad más pequeña de RMB es el "centavo", las pelotas de tenis de mesa sólo se pueden comprar una por una, no mitad y mitad. Estos son ejemplos de cosas de la vida diaria que no son infinitamente divisibles.
Aunque los científicos de aquella época ya conocían la discontinuidad de la energía de las partículas, no sabían por qué existía tal discontinuidad y se vieron obligados a aceptarla. Pero ahora todos sabemos que esto está estrechamente relacionado con la discontinuidad del espacio. Precisamente porque el espacio tiene la unidad más pequeña e indivisible, afecta el modo de emisión de energía de las partículas elementales.
Ahora, debemos abandonar nuestra vieja teoría basada en la continuidad del tiempo y el espacio. Según la escala de Planck, las cuerdas son segmentos, las cuerdas abiertas son segmentos de línea y las cuerdas cerradas son círculos. llevar impulso y energía poco a poco.
El espacio tiene un valor mínimo e indivisible. ¿A qué resultados conducirá este increíble fenómeno? Podemos pensar fácilmente que nuestra estructura espacial macroscópica está compuesta por los paquetes espaciales más pequeños. ¡En medio de estos paquetes espaciales, lo más probable es que haya grietas espaciales que no podemos detectar! La idea de hacer un agujero en el espacio en la llamada "teoría del agujero de gusano" es teóricamente factible. Se trata de encontrar la grieta entre los paquetes espaciales adyacentes y luego abrir la grieta con una energía inimaginablemente alta, ¡apareció un agujero de gusano! Se puede decir que existen pequeños paquetes espaciales de diez dimensiones y las grietas entre ellos en cada rincón de nuestro espacio. Mientras tengamos suficiente energía, podemos cavar un agujero de gusano en cualquier lugar.
Un universo unificado
Hoy sabemos profundamente que todos los fenómenos complejos del vasto universo se remontan a la misma fuente y las leyes descubiertas por los humanos, grandes y pequeños. , eventualmente Todo podrá estar abarcado por una ley fundamental. Para entender esto, tomemos como ejemplo el desarrollo de la vida en la Tierra: todas nuestras diferentes especies humanas se remontan al mismo origen, y los humanos, los orangutanes y los simios se remontan al mismo antepasado, y así sucesivamente, todos los mamíferos, todos tienen los mismos ancestros, todos los animales y plantas tienen los mismos ancestros y, finalmente, toda la vida se origina a partir de la misma célula: solo hay una fuente de vida.
Los orígenes de todas las galaxias del universo también se remontan al mismo origen. Todas las estrellas del sistema solar se originan en la misma nebulosa. Todas las nebulosas se originan a partir de las mismas moléculas. de esas pocas moléculas evolucionó a partir de cientos de partículas elementales.
De esta manera, siguiendo el flujo del tiempo hacia arriba, finalmente llegamos al momento en que comenzó el big bang. Aquí el espacio, el tiempo y la materia se integran y todo se reduce a un punto.
A partir del mismo punto, el universo ha evolucionado hasta convertirse en un mundo complejo y cambiante durante un largo período de más de 10 mil millones de años. Sin embargo, no importa cuán cambiante sea este mundo, hay un final. Lo que está detrás de todos los fenómenos son las leyes fundamentales que operan, y esta es la ley fuente en el comienzo del universo. Esta ley es una ley que lo abarca todo: el llamado "principio supremo de todas las cosas".
Esta "teoría perfecta de todas las cosas" es la teoría de supercuerdas. Construye una imagen espacial de diez dimensiones al comienzo del universo. Con el colapso del espacio de diez dimensiones, la teoría de supercuerdas también se dividió en dos. teorías: la relatividad y la teoría cuántica, que luego se dividieron en más teorías a medida que aumentaba la riqueza de la materia. Hoy seguimos mirando hacia atrás y finalmente pintamos una imagen de la unidad del universo: un universo de diez dimensiones muy misterioso.