Физики объяснили трехмерность пространства термодинамикой

TotSamiySunny Я - гражданин Солнечной системы

9 мая 2016 г. 19:35 8 5285

Проекция вращающегося 3-мерного правильного многогранника 24-cell в 4-мерном пространстве

Двое мексиканских физиков — Хулиан Гонсалес-Айала и Фернандо Агуло-Браун — предложили механизм возникновения размерности три для пространственных измерений из термодинамических принципов. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org.

В трехмерности нашего мира можно убедиться, например, с помощью закона Кулона. Представим, что у нас есть единичный заряд. Тогда силовые линии, выходя из него, уходят на бесконечность, не пересекаясь. Если мы окружим заряд сферой, то увидим, что густота линий — а, значит, и напряженность поля — пропорциональна площади сферы.

Площадь сферы в n-мерном пространстве зависит от радиуса в степени n — 1. Прямые измерения показывают, что напряженность поля падает как квадрат радиуса, значит, размерность пространства — по крайней мере на доступных нам для измерения диапазонах расстояний — равна трем. Из-за этого при добавлении новых измерений в теории струн приходится требовать всякой экзотики — чтобы, например, лишние измерения были очень компактно свернуты, чтобы их наличие проявлялось только на очень малых расстояниях.

Однако, если размерность пространства три, то почему именно это число? Тот факт, что у нас есть одно временное и три пространственных измерений, можно вывести из антропного принципа (мы видим Вселенную такой, какой видим, просто потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель-человек). Скажем, Пауль Эренфест показал, что для одного временного и больше трех пространственных измерений орбиты планет вокруг звезд будут нестабильны, значит, жизнь в привычном нам виде в такой Вселенной невозможна. Есть похожие результаты для стабильности ядер и прочих физических процессов.

Работа мексиканских физиков не претендует на всеохватность предложенного в ней объяснения (в комментариях Phys.org), но позволяет получить три пространственных и одно временное измерение пользуясь минимумом физических — принципами термодинамики — и некотором количестве естественных математических предположений. В работе авторы изучают поведение нескольких важных термодинамических характеристик вскоре после Большого взрыва (вскоре означает в работе, что квантовые эффекты уже перестали действовать, а гравитационные еще не начали).

Функции считались зависимыми от нескольких переменных, включая размерность, которая считалась неприрывным параметром. Оказывается, что одна из функций — плотность свободной энергии Гельмгольца Вселенной — ведет себя так: при n = 3 достигает максимума (по второму началу термодинамики). Для того, чтобы перейти к более высоким измерениям нужно, чтобы температура была выше критического значения. Если она ниже, то на размерности три все останавливается.

Андрей Коняев

Обсудить

- Здравый ум
- 9 мая 2016 г. 20:48
Про трехмерность пространства никто не спорит, спор возникает в многомерности или одномерности времени, что приводит к многомерности пространства-времени. В случае многомерности времени исчезает непонятная субстанция ,- темная материя, которую ввели, т.к. формулы не работали и темная энергия
- TETRAKSIS
- 9 мая 2016 г. 21:32
Не очень понятно почему авторы, трехмерность пространства, решили доказывать именно через закон Кулона? Получилось как -то не очень убедительно, особенно для тех кто не особенно знаком с законом. А пространством пользуются все без исключения. Можно было проследить трехмерность пространства и на примере Крякутного. Подтверждением его вертикального перемещения служит тот факт, что он все-таки убился. То, что он пролетел некие величины пространства вдоль и поперек, можно измерять, проведя перпендикуляр к прямой, от точки прыжка к точке падения. А то шибко мудрено, и может возбудить не здоровый интерес альтернативных физиков.
- TETRAKSIS
- 9 мая 2016 г. 21:40
Мудрено, а по сему сомнительно. Подождем варианты доказательств или опровержений альтернативных физиков, которые считают закон Кулона, возникшим на почве свойств конкретного пространства и в силу зависимости от них не могущим рассматриваться как фактор именно трехмерного пространства.
- мАксим
- 9 мая 2016 г. 21:44
Что точно уже известно для нашего понимания мерности пространства, так это то, что каждая следующая мерность перпендикулярна к предыдущей. Если представить, что муравей при рождении, выполз из яйца, где сначала Мир для него был ,,Точкой,, И вот он пополз по своим делам и куда бы он не полз, он понимает только движение вперёд - назад. Весь мир для него прямая линия. Но однажды он вдруг осознал, что можно ползти ещё и в сторону, от прямого маршрута. Так он воспринял мир как ,,Плоскость,, Но как то он заполз на листик, а тот листик подхватило ветром и муравья понесло, закружило и каким то образом, увидев мир с верху, он таки смог осознать и понять, что можно двигаться ещё вверх и вниз от плоскости. Теперь Мир для него стал ,,Объёмным,,. Воспринимая каждое следующее измерение, он как бы начинал существовать в другой реальности. Вот так же и человек, если он поймёт, осознает, воспримет следующую мерность, перпендикулярную к объёму, он будет существовать в иной реальности. Может в это ,,перпендикулярное пространственное измерение,, неожиданно и исчезают НЛО, наблюдаемые нами, живущими в всего лишь трёхмерном мире?
- iarch
- 10 мая 2016 г. 07:26
А может быть пространства вложены по типу матрёшки? Пространства с меньшим набором измерений внутри пространств с большим набором измерений, являются частью этих пространств. Как плоскость и линия являются частями трёхмерного пространства. Ну а поскольку время тесно связано с пространственными параметрами, то и в пространствах с большими наборами измерений , время будет вести себя иначе , чем в привычном нам пространстве.