Astronomía

¿Por qué Space 3D?

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Por que es Espacio a ENTIDAD TRIDIMENSIONAL?

Sé que en física y matemáticas, la dimensión de un espacio matemático se define informalmente como el número mínimo de coordenadas necesarias para especificar cualquier punto dentro de él.

Soy un estudiante y he intentado encontrar la respuesta a esta pregunta, pero probablemente no obtuve ninguna respuesta que entienda ...

Así que por favor ayúdame con esto como ¡Todavía soy un principiante aquí!

¡Gracias!


Usando el principio antrópico, podemos "determinar" efectivamente que un mundo 3D es más adecuado para la vida y otros objetos del universo.

Universo de 0 dimensiones

El universo es solo un punto y nada existe realmente. Es solo una singularidad.

Universo unidimensional

Los objetos del universo son segmentos de línea. El espacio entre ellos también son segmentos de línea vacíos. Pueden moverse, pero solo entre los segmentos vacíos. Se unirán si se tocan. No pueden pasarse ni pasarse, solo chocar. La vida no puede existir aquí. Tampoco hay objetos celestes.

Universo bidimensional

Caso 1: Los cuerpos celestes son grandes círculos o elipsoides. Las cosas de esos cuerpos están en la circunferencia de estos objetos. Para cruzarse, deben pasarse entre sí.

Caso 2: Solo hay un motivo. Bastante Tierra plana. Los objetos son 2D y ven en 1D si están vivos. Pero si un organismo come algo, los desechos deben salir de la misma forma en que entraron, de lo contrario el organismo se dividiría en dos.

La gravedad es dos veces más poderosa aquí.

Universo tridimensional

¡Esos somos nosotros! Sabemos todo (principalmente) sobre nuestro universo y cómo va la vida.

Universo de 4 dimensiones

La gravedad es la mitad de poderosa aquí. Los objetos que orbitan alrededor de otros objetos tendrán el doble de radio orbital. La mayoría de los sistemas 3D se derrumbarán si se transforman en un universo 4D. Los objetos vivos verán en 3D, lo que significa que si hay una bola en una caja, entonces el ser 4D puede ver el interior de la caja y todos los lados de la caja. Sin embargo, la vida probablemente no puede existir aquí porque la gravedad no es tan fuerte, lo que significa que muchos sistemas gravitacionales estarán libres.

Espero que esto ayude. Si hay algún problema con mi publicación, notifícamelo a través de un comentario.

Nota: La mayor parte de esta información se obtuvo de Stephen Hawking Una breve historia del tiempo.


La cuestión de por qué el espacio es tridimensional tiene una larga historia, que se remonta a Kant y Ehrenfest. Para obtener una excelente descripción general, consulte Barrow & Tipler's El principio cosmológico antrópico (1986) que también discute cómo esto encaja con el principio antrópico débil: las leyes de la naturaleza (o propiedades como la dimensionalidad) necesitan permitir que los observadores existan. Una línea argumental común es que los universos con un número incorrecto de dimensiones descartan la vida inteligente. Pueden existir "en algún lugar", pero no hay nadie que los vea.

Por ejemplo, si la fuerza de la gravedad es proporcional a $ r ^ {1-D} $ (es decir, lo que se puede derivar del teorema de divergencia) entonces las órbitas genéricamente estables y cerradas solo son posibles para $ D = 3 $. De hecho, se dice comúnmente que la ecuación de Schrödinger para un átomo de hidrógeno es inestable en dimensiones más altas (la historia es en realidad más compleja, ver Caruso, Martins & Oguri 2012). Con menos de tres dimensiones espaciales, la relatividad general no predice gravedad alguna debido a que el número de componentes tensoriales independientes es demasiado pequeño. Véase también el artículo de Max Tegmark, donde también considera diferentes números de dimensiones de tiempo.

¿Cuánto debería uno creer en argumentos como este? Algunos físicos se molestan con los argumentos antrópicos, ya que parecen ser muy diferentes de la evidencia normal (sin embargo, "Observo un universo aparentemente tridimensional" generalmente se considera correcto, a pesar de que hay una "I" que se pasa por alto fácilmente dentro de la declaración) ya menudo se usan de manera descuidada. También es posible, si eres creativo, hacer que funcionen universos modelo de dimensiones superiores ajustando las leyes de la física (por ejemplo, ver el trabajo de Greg Egan sobre física 5D para su novela Diáspora).

Otra forma de responder a la pregunta sería que alguna ley descartara $ D neq 3 $ dimensiones espaciales por alguna otra razón independiente del observador. Desafortunadamente, no se conoce tal ley. Además, en la teoría de supercuerdas hay dimensiones espaciales "enrolladas" que son demasiado pequeñas para ser importantes para nuestra física macroscópica pero importantes para la física de partículas: la dimensionalidad del espacio-tiempo puede no ser independiente de la escala.

Entonces, al final, la respuesta honesta es que no lo sabemos. Es un problema difícil en el que trabajar la física y la filosofía.