Физики объяснили трехмерность пространства термодинамикой
Двое мексиканских физиков — Хулиан Гонсалес-Айала и Фернандо Агуло-Браун — предложили механизм происхождения размерности три для пространственных измерений из термодинамических правил. Препринт статьи дешёв на сайте arXiv.org.
В трехмерности отечественного мира возможно убедиться, к примеру, с помощью закона Кулона. Представим, что у нас имеется единичный заряд. Тогда силовые линии, выходя из него, уходят на бесконечность, не пересекаясь.
В случае если мы окружим заряд сферой, то заметим, 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 говорят о том, что напряженность поля падает как квадрат радиуса, значит, размерность пространства — по крайней мере на дешёвых нам для измерения диапазонах расстояний — равна трем. Вследствие этого при добавлении новых измерений в теории струн приходится потребовать всякой экзотики — дабы, к примеру, лишние измерения были весьма компактно свернуты, дабы их наличие проявлялось лишь на малых расстояниях.
Проекция вращающегося 3-мерного верного многогранника 24-cell в 4-мерном пространстве
Но, в случае если размерность пространства три, то из-за чего именно это число? Тот факт, что у нас имеется одно временное и три пространственных измерений, возможно вывести из антропного принципа (мы видим Вселенную таковой, какой видим, легко по причине того, что лишь в таковой Вселенной имел возможность появиться наблюдатель-человек).
Скажем, Пауль Эренфест продемонстрировал, что для одного временного и больше трех пространственных измерений орбиты планет около звезд будут нестабильны, значит, жизнь в привычном нам виде в таковой Вселенной неосуществима. Имеется похожие результаты для стабильности ядер и других физических процессов.
Работа мексиканских физиков не претендует на всеохватность предложенного в ней объяснения, но дает возможность приобрести три пространственных и одно временное измерение пользуясь минимумом физических — правилами термодинамики — и некоем количестве естественных математических догадок. В работе авторы изучают поведение нескольких ответственных термодинамических черт практически сразу после Громадного взрыва (скоро свидетельствует в работе, что квантовые эффекты уже прекратили функционировать, а гравитационные еще не начали).
Функции считались зависимыми от нескольких переменных, включая размерность, которая считалась постоянным параметром. Выясняется, что одна из функций — плотность свободной энергии Гельмгольца Вселенной — ведет себя так: при n = 3 достигает максимума (по второму началу термодинамики). Чтобы перейти к более высоким измерениям необходимо, дабы температура была выше критического значения.
Если она ниже, то на размерности три все останавливается.
Создатель: Андрей Коняев