چگونه جهان می تواند احتمالا بیشتر ابعاد

نظریه ریسمان است که ادعا تئوری همه چیز که فیزیکدانان امیدوارم یک روز توضیح … همه چیز.

همه نیروهای خود را در تمام ذرات همه ثابت, همه چیز تحت یک نظری سقف که در آن همه چیز که ما می بینیم نتیجه کوچک ارتعاشی رشته ها. نظریه پردازان شده است کار بر روی این ایده از دهه 1960 و یکی از اولین چیزهایی که آنها متوجه است که به صورت تئوری به کار وجود دارد و باید ابعاد بیشتری از این چهار ما استفاده می شود به.

اما این ایده نیست به عنوان دیوانه به عنوان آن را برای تلفن های موبایل.

مرتبط با: جایگزین the Big Bang Theory explained (infographic)

بعدی فاجعه

در نظریه ریسمان کوچک حلقه های ارتعاشی stringiness (در تئوری آنها در حال اساسی هدف از حقیقت) آشکار به عنوان های مختلف ذرات (الکترون ها کوارک نوترينو و غیره.) و به عنوان نیروی-حامل های طبیعت (فوتون gluons, گراویتون ها و غیره.). راه آنها این کار را از طریق ارتعاشات خود. هر رشته آنقدر کوچک است که به نظر می رسد به ما به عنوان چیزی بیش از یک نقطه-مانند ذرات اما هر رشته می تواند ارتعاش با حالت های مختلف راه همان شما می توانید یادداشت های مختلف از یک رشته گیتار.

هر حالت لرزش در فکر است مربوط به یک نوع متفاوت از ذرات. بنابراین تمام رشته ارتعاشی یکی از راه های مانند الکترون ها در تمام رشته های ارتعاشی یکی دیگر از راه نگاه مانند فوتون ، آنچه ما به عنوان ذرات برخورد ها در نظریه ریسمان, نمایش یک دسته از رشته ها با هم ادغام و تقسیم از هم جدا.

اما برای محاسبات ریاضی به کار وجود دارد باید بیش از چهار ابعاد در جهان ما. دلیل این است که ما معمول فضا-زمان را نمی دهد, رشته ها به اندازه کافی “اتاق” به ارتعاش در تمام راه هایی که آنها نیاز به منظور به طور کامل بیان خود را به عنوان تمام انواع ذرات در جهان است. آنها فقط بیش از حد محدود.

به عبارت دیگر رشته ها نیست فقط تکان دادن آنها wiggle hyperdimensionally.

نسخه های فعلی از نظریه ریسمان نیاز به ابعاد 10 در مجموع در حالی که حتی بیشتر فرضی über-نظریه ریسمان به عنوان شناخته شده M-تئوری نیاز به 11. اما زمانی که ما در سراسر جهان ما تنها تا کنون معمول سه بعد فضایی به علاوه بعد از زمان است. ما کاملا مطمئن است که اگر جهان تا به حال بیش از چهار بعد ما را متوجه شده ام در حال حاضر.

چگونه می تواند این رشته تئوری مورد نیاز برای ابعاد اضافی احتمالا آشتی با تجربیات روزمره ما در جهان ؟

فر کردن و جمع و جور

خوشبختانه رشته پردازان قادر به اشاره به سابقه تاریخی برای این به ظاهر رادیکال مفهوم است.

در سال 1919 در مدت کوتاهی پس از آلبرت اینشتین منتشر شده خود را در نظریه نسبیت عام ریاضیدان و فیزیکدان تئودور Kaluza بود و بازی در اطراف با معادلات فقط برای تفریح است. و او چیزی به خصوص جالب است که او بعد پنجم به معادلات — هیچ چیز اتفاق افتاده است. معادلات نسبیت واقعا نمی مراقبت در مورد تعداد ابعاد آن چیزی است که شما باید برای اضافه کردن در به تئوری قابل اجرا به جهان ما.

اما پس از آن Kaluza اضافه و تاب خاصی به این بعد پنجم آن را بسته بندی کردن در اطراف خود را در آنچه که او به نام “سیلندر بیماری است.” این نیاز ساخته شده چیزی جدید پاپ: Kaluza بهبود معمول معادلات نسبیت عام در حد معمول چهار بعد به علاوه یک معادله جدید است که تکرار عبارات الکترومغناطیس.

آن نگاه مانند اضافه کردن ابعاد به طور بالقوه می تواند متحد کردن فیزیک.

با نگاهی به گذشته این بود که یک بیت از یک شاه ماهی قرمز.

هنوز چند دهه بعد دیگر فیزیکدان اسکار کلاین تلاش کردند تا به Kaluza ایده یک تفسیر از نظر مکانیک کوانتومی. او متوجه شد که اگر این بعد پنجم وجود داشته و مسئول در برخی از راه برای الکترومغناطیس که ابعاد تا به حال به scrunched پایین پیچیدن به اطراف خود (درست مثل در Kaluza ایده اصلی) اما راه های کوچکتر کردن به لخت 10^-35 متر است.

بسیاری از manifolds نظریه ریسمان

اگر یک بعد اضافی (و یا ابعاد) واقعا کهما متوجه نمی توانست در حال حاضر. آن را آنقدر کوچک است که ما احتمالا نمی تواند امید به پروب به طور مستقیم آن را با ما انرژی بالا آزمایش. و اگر آن ابعاد پیچیده شده بر روی خود و پس از آن هر بار که شما حرکت در اطراف در فضای چهار بعدی شما واقعا circumnavigating آن ابعاد اضافی میلیاردها بر میلیاردها بار.

و کسانی هستند که ابعاد آن رشته از رشته تئوری زندگی می کنند.

با بیشتر ریاضی بینش آن داشت که فوق العاده شش فضایی با ابعاد مورد نیاز در نظریه ریسمان باید پیچیده در یک مجموعه خاص از تنظیمات شناخته شده به عنوان Calabi-یائو manifolds پس از دو فیزیکدانان برجسته. اما یکی وجود ندارد منحصر به فرد منیفولد که مجاز توسط نیش تئوری.

وجود دارد حدود 10^200,000.

معلوم می شود که هنگامی که شما نیاز به شش ابعاد به حلقه خود را و آنها را تقریبا در هر راه ممکن برای انجام آن … اضافه می کند تا.

که بسیاری از راه های مختلف برای قرار دادن آن ابعاد اضافی در خود را دارند. و هر یک از تنظیمات ممکن است تاثیر می گذارد, راه های این رشته در داخل آنها را به ارتعاش. پس از راه هایی که رشته ارتعاش تعیین چگونگی رفتار آنها در اینجا در جهان ماکروسکوپی هر انتخاب منیفولد منجر به متمایز از جهان با خود مجموعه ای از فیزیک است.

بنابراین تنها یک منیفولد می تواند منجر به جهانی که ما آن را تجربه. اما کدام یک ؟

متاسفانه نظریه ریسمان نمی تواند جواب مارو بده حداقل هنوز رتبهدهی نشده است. مشکل این است که نظریه ریسمان انجام می شود — ما فقط انواع روش تقریبی است که ما امیدواریم که نزدیک به چیزی واقعی است اما در حال حاضر ما هیچ ایده چگونه حق ما هستند. بنابراین ما هیچ ریاضی فن آوری برای دنبال کردن زنجیره ای از خاص منیفولد به رشته خاص ارتعاش به فیزیک جهان است.

پاسخ از رشته نظریه پردازان این است که چیزی به نام چشم انداز یک چندجهانی از همه ممکن است جهانهای پیش بینی های مختلف manifolds با جهان ما فقط به عنوان یک نقطه در میان بسیاری از.

و که در آن نظریه ریسمان نشسته امروز جایی در چشم انداز.

Paul M. ساتر است یک اخترفیزیکدان در SUNY استونی بروک و Flatiron موسسه میزبان بخواهید یک فضانورد و فضای رادیوو نویسنده جای خود را در جهان.

کسب اطلاعات بیشتر با گوش دادن به قسمت “است که نظریه ریسمان ارزش آن را? (بخش 3: ابعاد سرنوشت)” در درخواست یک فضانورد پادکست در دسترس در iTunes و در وب در http://www.askaspaceman.com. با تشکر از John C., Zachary H. @edit_room متی Y., Christopher L. Krizna W., سایان P., Neha S., Zachary H. جویس S., Mauricio M. @shrenicshah, Panos T. Dhruv R., Maria A. منوده B. oiSnowy اوان T. Dan M. جان T. @twblanchard, Aurie, Christopher M. @unplugged_wire این Giacomo S. خندقها F. برای این پرسش است که منجر به این قطعه! پرسیدن سوال های خود را در توییتر با استفاده از #AskASpaceman یا زیر پل @PaulMattSutter و facebook.com/PaulMattSutter.

دنبال کنید با ما در توییتر @Spacedotcom و on Facebook.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im