Bosônico Teoria das Cordas: 25 dimensões espaciais

Em 1974, Claude Lovelace descobriu que a teoria das cordas bosônico só poderia ser fisicamente consistente se foram formulados em 25 dimensões espaciais, mas, tanto quanto se sabe, só temos três dimensões espaciais! dimensões

são os elementos de informação necessários 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 da teoria das cordas, ao contrário das quatro dimensões que possui sob teorias especial e geral de Einstein da relatividade.

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 desmorona em qualquer outro número de dimensões!

A razão para dimensões extras

A razão para estas dimensões adicionais 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 ao modo como as ondas de som se movem através do ar.

O importante é que essas ondas ou vibrações, mover apenas frente e para trás 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 a frente, ou alguma combinação dos dois. Como as extremidades do movimento da mola, desta forma, 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 - para a esquerda ou direita, frente ou para trás e para cima ou para baixo. As ondas geradas pela mola requerem três dimensões para explicar o movimento. Tentando usar equações 2-dimensionais ou 1-dimensionais para explicar o movimento não faria sentido.

De forma análoga, a teoria das cordas bosônico necessários 25 dimensões espaciais para que as simetrias das cordas poderia ser totalmente consistente. (simetria conforme é o nome exato do tipo de simetria na teoria das cordas que requer esse número de dimensões).

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

Lidar com as dimensões extras

A concepção física dessas dimensões extras era (e ainda é) 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 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? Era claro que estas dimensões tinha que ser escondida 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 da utilização de variedades de Calabi-Yau.

Ninguém tem qualquer experiência direta com esses estranhos outras dimensões. Para a ideia 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.