Teoria das cordas bosônico: 25 dimensões espaciais

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Em 1974, Claude Lovelace descobriu que a teoria das cordas bosônico só poderia ser fisicamente consistente se foram formuladas em 25 dimensões espaciais, mas, até onde se sabe, só temos três dimensões espaciais! dimensões são as peças de informação necessária para determinar um ponto preciso no espaço. (As dimensões são geralmente consideradas em termos de cima / baixo, esquerda / direita, frente / trás).

espaço relatividade trata e tempo como um continuum de coordenadas, então isso significa que o universo tem um total de 26 dimensões na teoria das cordas, ao contrário das quatro dimensões que possui sob teorias especial e geral da relatividade de Einstein.

relatividade de Einstein tem três dimensões espaciais e uma dimensão de tempo, porque essas são as condições utilizadas para criar a teoria. Ele não começar a trabalhar sobre a relatividade e só acontecerá a tropeçar em cima de três dimensões espaciais, mas sim intencionalmente construiu na teoria desde o início. Se ele queria uma relatividade 2-dimensional ou 5-dimensional, ele poderia ter construído a teoria para trabalhar nessas dimensões.

Com a teoria das cordas bosônico, as equações realmente exigia um certo número de dimensões para ser matematicamente consistente. A teoria cai por terra em qualquer outro número de dimensões!

A razão para dimensões adicionais

A razão para estas dimensões extra pode ser visto por analogia. Considere um longo, mola solta (como um Slinky), que é flexível e elástica, semelhante às cordas da teoria das cordas. Se você colocar a mola em uma linha reta no chão e puxe-o para fora, ondas se movem ao longo do comprimento da mola. Estes são chamados ondas longitudinais e são semelhantes aos da forma de ondas sonoras se movem através do ar.

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O mais importante é que estas ondas, ou vibrações, mover-se apenas para trás e para a frente ao longo do comprimento da mola. Em outras palavras, eles são ondas de 1-dimensionais.

Agora imagine que a mola fica no chão, mas alguém detém cada extremidade. Cada pessoa pode mover as extremidades da mola em qualquer lugar que quiser, contanto que ele permanece no chão. Eles podem mover para a esquerda e para a direita, ou para trás e para frente, ou alguma combinação dos dois. Como as extremidades do movimento da mola deste modo, as ondas que são geradas requerem duas dimensões para descrever o movimento.

Finalmente, imagine que cada pessoa tem um fim da primavera, mas pode movê-lo em qualquer lugar - a esquerda ou direita, para trás ou para frente, e para cima ou para baixo. As ondas geradas pela mola exigem três dimensões para explicar o movimento. Tentando usar equações 2-dimensionais ou 1-dimensionais para explicar o movimento não faria sentido.

De maneira análoga, a teoria das cordas bosônicas necessário 25 dimensões espaciais de modo que as simetrias das cordas pode ser totalmente consistente. (simetria conforme é o nome exato do tipo de simetria na teoria das cordas que requer este número de dimensões.)

Se os físicos deixado de fora qualquer uma dessas dimensões, que fez tanto sentido como uma tentativa de analisar a primavera 3-dimensional em apenas uma dimensão. . . ou seja, nenhum.

Lidar com as dimensões adicionais

A concepção física destas dimensões adicionais foi (e ainda) a parte mais difícil da teoria de compreender. Todos podem compreender três dimensões espaciais e uma dimensão de tempo. Dada a latitude, longitude, altitude e tempo, duas pessoas podem se encontrar em qualquer lugar do planeta. Você pode medir a altura, largura e comprimento, e você experimentar a passagem do tempo, então você tem uma familiaridade regular com o que essas dimensões representam.

E as outras 22 dimensões espaciais? Ficou claro que estas dimensões teve que ser escondido de alguma forma. A teoria Kaluza-Klein previu que dimensões extras estavam enroladas, mas rolando-se precisamente no caminho certo para alcançar resultados que fazia sentido era difícil. Isto foi conseguido para a teoria das cordas, em meados da década de 1980 através do uso de colectores de Calabi-Yau.

Ninguém tem qualquer experiência direta com esses estranhos outras dimensões. Para a idéia de sair das relações de simetria associados com uma nova conjectura física teórica relativamente obscura certamente não oferecem muita motivação para os físicos a aceitá-la. E por mais de uma década, a maioria dos físicos não o fez.