Dimenziós Tömörítés: Miért érzékelünk Csak Négy Dimenziót - Alternatív Nézet

Dimenziós Tömörítés: Miért érzékelünk Csak Négy Dimenziót - Alternatív Nézet
Dimenziós Tömörítés: Miért érzékelünk Csak Négy Dimenziót - Alternatív Nézet

Videó: Dimenziós Tömörítés: Miért érzékelünk Csak Négy Dimenziót - Alternatív Nézet

Videó: Dimenziós Tömörítés: Miért érzékelünk Csak Négy Dimenziót - Alternatív Nézet
Videó: Tömörítés és kicsomagolás WinRar-ral - napiinfopercek | 004 2024, Március
Anonim

Minden elméletének egyik fő jelöltje a húr elmélete vagy annak általánosabb változata, az M-elmélet. De azt jósolja, hogy aligha leszünk képesek ellenőrizni - rejtett, tömörített dimenziókat.

A húros elmélet nemcsak a kvantummechanikát és az általános relativitást ötvözi, hanem a természetben megfigyelt részecskék és erõk spektrumát is megmagyarázza. Az elmélet legfrissebb megfogalmazásában - a mátrix elméletben - 11 dimenzió van. Támogatói szembesültek a húrokkal kapcsolatos elméletek egyik legnagyobb problémájával - elmagyarázzák, hogyan "tömörítik" az extra dimenziókat, és így négydimenziós világunkban nem lehet megfigyelni őket. A tömörítés tisztázza az elmélet legérdekesebb tulajdonságait.

A húrok elmélete állítja, hogy a világ hihetetlenül kicsi vibráló húrokból áll, a tízdimenziós téridőben. 1995-ben, a második szuperstring forradalom alatt Edward Witten olyan M-elméletet javasolt, amely ötvözi mind az öt különféle húr-elméletet. Ez egy 11-dimenziós elmélet, amely magában foglalja a szupergravitációt. A tudósok között nincs egységes válasz arra, hogy mit jelent az "M" a névben, de sok teoretikus egyetért azzal, hogy ez a betű "membránokat" jelent, mivel az elmélet több különböző méretű rezgő felületet tartalmaz. Az M-elméletnek nincs pontos mozgási egyenlete, ám Tom Banks a Rutgers-i Egyetemen és kollégáival 1996-ban javasolta annak leírását mint „mátrixelméletet”, amelynek alapváltozói mátrixok.

Ezt a 11-dimenziós elméletet négy változással összeegyeztetni egyáltalán nem volt könnyű. A megszorítás szó szerint azt jelenti, hogy egy elmélet extra dimenzióit nagyon kicsi dimenziókra "feltekerjük". Például két dimenzió hajtogatásához vegyen egy fánkot - vagy torust (ez egy kétdimenziós felület) -, és tömörítse körbe vagy hurokba egy kis keresztmetszettel, majd tömörítse ezt a hurkot egy ponthoz. Kiemelkedően érzékeny szonda nélkül, amely regisztrálhatja a "sajtolt" méréseket, ez a hurok egydimenziósnak tűnik, míg a pont nullimenziós. Az M-elméletben feltételezzük, hogy 10-33 centiméter nagyságrendről beszélünk, amelyet viszont a modern berendezésekkel semmilyen módon nem lehet regisztrálni. Kiderül, hogy hét dimenzió tömörítése után a körülöttünk lévő világ négydimenziósnak tűnik.

Edward Witten / Quanta Magazine / Jean Sweep
Edward Witten / Quanta Magazine / Jean Sweep

Edward Witten / Quanta Magazine / Jean Sweep.

De mi a dimenzió önmagában? Intuitív módon úgy tűnik, hogy minden dimenzió független irány, amelybe tudjuk mozgatni (vagy bármely tárgy). Tehát kiderül, hogy három térbeli dimenzióban élünk - "előre-hátra", "bal-jobb" és "fel-le" - és egyszer - "múlt-jövő". Általában ez négy dimenzió. De a dimenziók felfogása szorosan kapcsolódik a skálákhoz.

Képzelje el, hogy egy távolról a kikötőbe közlekedő hajót néz. Eleinte úgy néz ki, mint egy nulla pont a láthatáron. Egy idő után rájössz, hogy árbocja az ég felé mutat: most úgy néz ki, mint egydimenziós vonal. Akkor észreveszi a vitorláit - és az objektum már kétdimenziósnak tűnik. Ahogy a hajó közelebb kerül a dokkhoz, végül észreveszi, hogy hosszú fedélzete van - a harmadik dimenzió.

Ebben semmi furcsa, valamint az a tény, hogy egy hihetetlen méretre csökkentő fánk nulla-dimenziós pontnak tűnik. A lényeg az, hogy nem tudunk nagy távolságokon meghatározni a méréseket. Ez logikusan a fent leírthoz vezet: lehetnek más dimenziók is, de annyira kicsik, hogy mi nem érzékeljük őket.

Promóciós videó:

Térjünk vissza a mérések tömörítéséhez. Képzelje el, hogy egy mókus végtelen hosszú fatörzsön él. Így vagy úgy, a fatörzs henger. Két független irányban mozoghat - "mentén" és "körül". Ha unatkozik, akkor egy vékonyabb fatörzsű fára költözhet, amelynek kerülete jóval kisebb. Most a „körül” dimenzió sokkal kisebb, mint korábban. Csak két lépésre van szüksége a hordó teljes megkerüléséhez. Egy még vékonyabb fára ugorsz. Most egy lépésben százszor tekerd be a hordót! A „körül” méret túl kicsi lett ahhoz, hogy észrevegye. Minél vékonyabbá válnak a fatörzsek, annál inkább csökken a világ dimenziója egyre.

Minél kisebb a fára egy mókus, ugrik be, annál kisebb a "körüli" dimenzió, amelyben képes mozogni és amelyet képes érzékelni / WhyStringTheory.com
Minél kisebb a fára egy mókus, ugrik be, annál kisebb a "körüli" dimenzió, amelyben képes mozogni és amelyet képes érzékelni / WhyStringTheory.com

Minél kisebb a fára egy mókus, ugrik be, annál kisebb a "körüli" dimenzió, amelyben képes mozogni és amelyet képes érzékelni / WhyStringTheory.com

Pontosan ez történik a húr-elméletben hat (az M-elméletnél hét) extra dimenzióval. Minden alkalommal, amikor a kezét az űrben mozgatja, hihetetlen számú alkalommal fordul el a rejtett dimenziók körül.

Mint fentebb említettük, a tömörített méretek mérete 10-33 centiméter, ami összehasonlítható a Planck hosszával (1,6x10-33 centiméter). Meg kell jegyezni, hogy nem valószínű, hogy a közeljövőben is lesz lehetőségünk közvetlenül kísérletileg regisztrálni őket. Ennek ellenére a tudósok remélnek néhány tesztet, amelyek eredményei azonban nagymértékben függnek a körülmények sikeres kombinációjától.

A húrok alakja és mérete rendkívül fontos a vibráció és kölcsönhatás szimulálása szempontjából. Meg kell értenie, hogy miként csavarodnak össze a hat felcsavarodott dimenzió körül. A tömörítés eredményeként létrejött pontos felület megváltoztatja a húrok által vezérelt fizikát.

Számos módja van annak, hogy az extra méretek ilyen kis helyre hajtogassanak. Még azonban nem ismert, hogy ezek közül a módszerek közül melyik vezet végül a hagyományos fizikához.

A múltban sok kísérlet történt a mátrixelmélet tömörítésére hatdimenziós toroid felhasználásával, ám erről semmi sem jött. Senki sem gondolta, hogy a Calabi-Yau sokaságok állítólag nehezebb tömörítési problémája működőképes megoldásokat kínál majd a működő elmélethez. A méreteknek a Calabi-Yau elosztókkal való összeegyeztetése elkerüli a mátrixelmélet néhány komplikációját.

A húrelmélet jelenlegi kutatása inkább a Calabi-Yau gyűjtőkről szól. Ez minden bizonnyal ígéretes összehasonlító csoport, de még mindig nincs egyértelmű válasz, és a felfedezett gyűjtők száma már 10-re is megnőtt (500-ra), ahogyan Brian Green húrok egyik teoretikusa a közelmúltban rámutatott Sean Carroll podcastjában.

Hatdimenziós Calabi elosztók - Yau / Vimeo / Grafén
Hatdimenziós Calabi elosztók - Yau / Vimeo / Grafén

Hatdimenziós Calabi elosztók - Yau / Vimeo / Grafén.

A vonósági teoretikusok még mindig távol vannak annak egyértelmű és egyértelmű megértésétől, hogy az M-elmélet valóban a legkisebb léptékben írja-e le a világot. Ugyanakkor, amint azt Edward Witten megjegyezte: "Elképesztő, hogyan lehet felépíteni egy olyan elméletet, amely magában foglalja a gravitációt, de amely eredetileg csak a szelvényelméletre épült."

A húros elmélet összetett matematikai eszköz. Amint Clifford Johnson és Brian Greene magazin interjúinkban rámutattak, nehéz megmondani, hogy ez az elmélet valóban leírja a valóságot. De még ha kiderül, hogy semmi köze nincs a valósághoz, akkor határozottan fontos lépés valami nagyobb felé - egy olyan elmélet felé, amely pontosabban és elegánsebben írja le az Univerzumot, mint bármi, amit korábban ismertünk.

Vladimir Guillen