宇宙は 4 次元しかありません。それは、知的生命体の誕生と維持に好都合な 4 次元のみが普及しているためです。
1980 年代、物理学者は宇宙の 4 つの基本的な力を 1 つの包括的な力に統合することに必死でした。彼らの最初の試みは、超重力と呼ばれるものに発展しました。 しかし、多くの矛盾と未確認の予測のために、それは破棄されなければなりませんでした.もう 1 つの急成長している理論は弦理論です。
1970 年代に誕生したこの理論は、1980 年代に人気が復活し、物理学者が真剣に研究し始めるまでほとんど無視されていました。ひも理論は、宇宙の仕組みを完全に理解するための最良の推測の 1 つですが、理論によれば、宇宙は 26 次元に存在します。したがって、私たちがそれらのうちの 4 つにしかさらされていないことは奇妙に特殊です。3 つの交換可能な空間の次元と、1 世紀前に発見された時間の 1 つです。
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この不条理は、哲学者たち、そして後には物理学者たちを永遠に悩ませてきました。彼らはあまりにも好奇心旺盛で、現実をありのままに受け入れるには、何の不安も懐疑心もありません。彼らは、なぜ現実がそのようになっているのかを知りたがっています。しかし、Europhysics Letters (EPL) で最近発表された論文は、私たちの宇宙が 4 次元でしか存在しない理由を明らかにしているようです.
ヘルムホルツの自由エネルギー密度
十分な距離から見ると、次元は存在しなくなります。オブジェクトを至近距離から見た場合にのみ、次元が現れます。かなり離れたところから見ると、一枚の紙は 1 点、1 次元に見えます。しかし、近づいていくうちに四方が少しずつ見えてきます。さらに近づくと、3 番目の次元である深さを発見します。
4 番目の次元について考えることは、私も同意しますが、少し難しいですが、それは別の記事の主題です。基本的に、私たちは深く掘り下げていくと新しい次元やより高い次元が出現することを理解しています。玉葱のように、次元が何重にも巻かれています。ビッグバンの直後にすべての次元が一緒に優勢になったという明らかな推定がありますが、何らかの理由で、宇宙は最初の4つだけを展開して平らにすることを決定しました.物理学者は、他の次元は約 100 万分の 1 インチの空間に曲がってコイル状になっているのではないかと考えています!
厚さ。写真クレジット:Pixabay
では、なぜ 4 つしかないのでしょうか。さて、この論文は、宇宙の基本法則である熱力学の第二法則によって、他のものは展開が禁止されていることを示唆しています。論文によると、生まれたばかりの宇宙は放射線とヘルムホルツの自由エネルギー密度、空間に圧力をかける熱力学的量で満たされていました.
ビッグバンのわずか数秒後、宇宙が瞬時に冷却されたため、ヘルムホルツ密度が最大値に達し、宇宙は即座に「凍結」しました。この段階では、以前は存在すると信じられていたすべての次元に存在していた宇宙は、そのうちの 4 つのみに限定されていました。私たちの宇宙がより多くの次元に展開する唯一の方法は、それが臨界温度を超えて存在する場合です。これは、作成されてからわずか 1 秒後に確実に広がった地獄のような温度です。
写真提供:ESO/A.ロケット/ウィキペディア・コモンズ
物理学者の発見は、水が受ける相転移に類似しています。氷の塊が液体の水に変わる唯一の方法は、熱にさらされたときです。この理論が注目を集めたのはごく最近のことですが、このような悪名高いジレンマに答えるために私たちが常に向けてきた原則は、人類の原則です。
人間原理
人類の原理によれば、宇宙が少しでも異なっていれば、そのエレガントな構成に疑問を呈する知的な種は存在しないでしょう.
熱力学の第 2 法則は主に、時間が「前進」と呼ばれる一方向にしか移動しない理由を説明しています。法則は、私たちの宇宙の時間の方向は、宇宙の無秩序が増加するのと同じ方向に動くと予測しています.しかし、この推論は不完全です。説得力のある議論は、法則と人間原理を組み合わせたときにのみ実現されます。これは、時間が一方向にしか進まない理由について説明した以前の記事からの抜粋です。 :
「花や果物に命を吹き込む幸運の役割を認めることができるなら、自分自身について話すときに同じことができないのはなぜですか?
その日、風が荒かったり、土がもっと硬かったりしていたら、花は生まれなかったでしょう。同様に、宇宙の条件が少しでも異なっていれば、知的生命体は「なぜ時間は一方向にしか流れないのか?」と問いかけることができます。発芽できませんでした。私たちが宇宙をあるがままに見ているのは、それが少しでも違っていたら、私たちはそれを観察するためにここにいないからです!これを人間原理といいます。これは冷笑的で理解しにくいと思われますが、もちろん、反対の証拠が見つからない限り、それは確かに真実のようです.
私たちは、知的な生命を支持する段階である拡張段階に生きているため、無秩序が増加する方向に時間を測定します。収縮期には時間を測定できる生命が存在しないため、これは収縮期には不可能です。」
エントロピーが増加し、それに伴って時間が増加するように見えるのと同じように、宇宙はまだ膨張段階、つまり知的生命体の発芽に有利な段階にあるため、私たちは宇宙を 4 次元でしか体験しません。知的生命体の誕生と維持に好都合。
宇宙が 2 次元だったら、生物は動けなかったはずです お互い。むしろ、彼らは別の有機体を乗り越えるか、その下に滑り込む必要があります。食べ物が消化されて分解される複雑な方法や、血液が私たちの体全体に循環する複雑な方法は、2D の体では実現できなかったでしょう。宇宙が 4 つの次元を持っている理由を尋ねる私たち知的な種族は、単に存在しないでしょう。
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実際、地球は太陽の周りを公転することができなくなるため、生物学自体は、最も単純な順序であっても滅びます。重力の強さは、物体間の距離が 2 倍になると 4 倍になりますが、5 次元では 5 倍、6 次元では 6 倍になります。高次元の宇宙では、地球は太陽の周りを安定した軌道に乗せることができず、凍死する可能性があります。
おそらく、太陽を形成した重力圧縮とガス膨張は、4 次元で発生する方法と比較して、高次元では異なる方法で発生するでしょう。重力の法則をいじくり回すと、太陽自体が時期尚早に崩壊してブラックホールになる可能性があります。物理学者は、高次元の原子でさえ、集合して複雑な分子を形成せず、その後複雑な生命を構成する可能性があることを発見しました.
太陽がなければ生命は成り立たなかったでしょう。 (写真提供:Subham Dey)
スティーブン・ホーキングは、彼の Brief History of Time で人間原理を引用しました 宇宙の奇妙に特殊な次元について推測しながら。議論の余地はありませんが、EPL に掲載された論文が説明しているように、その原因を説明していないことがわかりました。ただし、提案はまだ検証されていません。
最終的にそうなった場合、私たちはこの謎を、私たちの種の多年生の謎の長いリストから一掃することができます.この種の確認は、物理学者にとっても非常に励みになります.4つの基本的な力を統一し、最終的には宇宙がどのように生まれ、どのように成長し、どこに向かっているのかを理解するという私たちの探求における大きな飛躍を意味するからです。 /P>
