16,6 тыс подписчиков
Почему Вселенная не имеет четырех пространственных измерений?
Хотя обычно физика не может ответить на вопросы «почему» (это лучше оставить жрецам или философам), я думаю, что в данном случае ответ на удивление простой.
Видите ли, если бы было четыре пространственных измерения, вы не смогли бы завязать узел.
Действительно. Никаких узлов.
Конечно, в двух измерениях нет узлов. Сегмент нити или веревки не может быть выше или ниже другого сегмента, поскольку в двух измерениях нет «выше» или «ниже».
Итак, вам нужно как минимум три измерения, чтобы завязать узел.
Но как насчет четырех? Что ж… вот один из способов удобно представить четыре измерения, по крайней мере, для некоторых задач: придать этой веревке или нити какой-нибудь цвет. И предположим, что два отрезка веревки могут проходить друг сквозь друга, если они не одного цвета. Итак, теперь, когда вы завязываете узел, всё, что вам нужно сделать, это «переместить» часть нити в направлении «цвета», чтобы она стала немного краснее, немного синее или что-то в этом роде, и теперь она просто скользит по другому сегменту, который будет удерживать ее на месте. Вуаля: узел исчез, и даже не понадобился Дамоклов меч.
Так что на самом деле двух пространственных измерений слишком мало для значимых структур (например, наличие внутренней пищеварительной системы с двумя отдельными отверстиями разрезало бы ваше тело на две несвязанные части), но четырех измерений слишком много. Три пространственных измерения предлагают правильное сочетание свободы и ограничений.
Кстати, то же самое касается и времени. Нам нужно одно временное измерение, чтобы существовало время, и оно должно быть временным измерением (то есть измерением, которое делает метрику псевдоевклидовой), чтобы Вселенная была причинной.
Но добавьте еще одно временное измерение, и причинность исчезнет: будущее становится непредсказуемым, больше не определяемым «настоящим», поскольку «настоящее» по отношению к одному временному измерению не является «настоящим» по отношению к другому.
С другой стороны, возможно наличие дополнительных измерений, если их наблюдаемые эффекты сильно подавлены. Например, теория суперструн, которая требует (по меньшей мере) 10 измерений, имеет дело с дополнительными измерениями путем их «компактификации».
Основная идея интуитивно иллюстрируется поверхностью садового шланга: это, конечно, двухмерная поверхность, но когда вы смотрите на нее издалека, вы видите только линию (длину шланга), другое измерение, которое «свернуто», можно увидеть, только если вы находитесь рядом. Если это сворачивание происходит намного ниже субатомного масштаба, дополнительные измерения становятся ненаблюдаемыми, и мы остаемся с четырьмя (3+1) знакомыми макроскопическими измерениями.
2 минуты
12 февраля 2023
345 читали