Evren neden dört boyutlu bir uzay-zamandır? Başka yüksek boyutlar var mı?
1980'lerde fizikçiler evrendeki dört temel kuvveti birleştirmeye hevesliydi. İlk girişim sözde "süper yerçekimi" ni geliştirmekti, ancak çok sayıda çelişki ve doğrulanmamış tahminler nedeniyle sonunda terk edilmesi gerekiyordu. O zamandan beri ortaya çıkan bir başka teori sicim teorisidir.
Bu teori 1970'lerde doğdu, ancak 1980'lere kadar fark edilmedi ve tekrar popüler oldu ve fizikçiler bu teoriyi ciddiye almaya başladı. Sicim teorisi hala daha umut verici büyük birleşik teorilerden biridir, ancak bu teoriye göre, evren 11 boyutlu uzay-zamanda var olabilir (süper sicim teorisi onun 26 boyutlu olduğuna inanmaktadır). Bu nedenle, bu boyutlardan yalnızca dördüne, yani üç uzamsal boyuta ve bir zaman boyutuna dokunduğumuz özellikle garip.
Bu soru filozofların ve fizikçilerin kafasını karıştırıyor, ancak Europhysics Letters'da yayınlanan yeni bir makale, evrenimizin neden yalnızca dört boyutlu uzay-zamanda var olduğunu ortaya koyuyor gibi görünüyor.
Helmholtz serbest enerji yoğunluğu ------ Yeterince uzak bir mesafeden bir nesneyi gördüğünüzde, boyutluluk mevcut değildir. Sadece bir nesneyi yakından gözlemlediğimizde bir boyut belirir. Bir kağıda oldukça uzak bir mesafeden bakıldığında, bir nokta gibi görünüyor ve tek boyutlu görünüyor. Yaklaştıkça dört taraf yavaş yavaş ortaya çıkacak. Şimdi, çok yakın olduğumuzda, üçüncü boyutu bulacağız: derinlik.
Temel olarak, daha derine indikçe, yeni veya daha yüksek boyutlar ortaya çıkacaktır. Soğanlar gibi, bu boyutlar birçok katmana sarılır. Dolayısıyla, Büyük Patlama'dan sonraki anda tüm boyutların birbirine sıkıştırıldığı, ancak bazı nedenlerden dolayı evrenin yalnızca ilk dört boyutu genişletip düzleştirdiği konusunda bariz bir hipotez var. Fizikçiler, diğer boyutların kıvrıldığından, en küçük ölçekli uzay-Planck uzayında kıvrıldıklarından şüpheleniyorlar. Öyleyse, evren neden sadece dört boyutta genişliyor?
Makale, termodinamiğin ikinci yasası nedeniyle diğer boyutların genişlemesinin yasak olduğuna işaret ediyor. Termodinamiğin ikinci yasası, evrenin temel yasasıdır, bu da evrendeki entropinin kademeli olarak artacağı anlamına gelir. Yeni ortaya çıkan evren, uzaya baskı uygulayan termodinamik bir miktar olan radyasyon ve Helmholtz serbest enerji yoğunluğu ile doludur.
Büyük Patlamadan birkaç saniye sonra, evren anında soğurken, Helmholtz yoğunluğu maksimuma ulaştı ve evren hemen "dondu". Bu aşamada, daha önce tüm boyutlarda var olan evren, artık dört boyutla sınırlıdır. Evrenimizin daha fazla boyuta genişlemesinin tek yolu, kritik sıcaklığın üzerinde var olmasıdır, ancak evren kritik sıcaklığın üzerinde yalnızca bir saniyeden daha az bir süre dayanır.
Fizikçilerin bu keşfi, suyun geçirdiği faz değişimine benzer. Ancak buz küpleri belirli bir kritik sıcaklığa ısıtıldığında sıvı suya dönüştürülebilir. Bu teori son zamanlarda ilgi görse de, bu zor soruyu cevaplamak için kullanılabilecek başka bir teori var - antropik ilke. Antropik İlke ------ Antropik İlkeye göre, eğer evren farklıysa, o zaman onun hakkında konuşacak zeki türler olmayacak!
Termodinamiğin ikinci yasası esas olarak zamanın neden sadece tek bir yönde hareket ettiğini açıklar ki buna "ileri" diyoruz. Bu yasa, evrenimizdeki zamanın yönünün, düzensizlikteki artış yönüyle (artan entropi) aynı olduğunu öngörür. Ancak bu mantık eksiktir. Ancak bu yasayı antropik ilkeyle birleştirdiğimizde ikna edici bir argümana sahip olabiliriz.
Evrenin koşullarında herhangi bir farklılık varsa, "Zaman neden tek bir yönde akıyor?" Diye sorabilen zeki yaşam ortaya çıkamaz. Evreni şimdi görme şeklimiz, çünkü eğer farklıysa, onu gözlemlemek için burada olmayacağız. Buna antropik ilke denir.
Evreni sadece dört boyutlu uzayda deneyimliyoruz, çünkü dört boyut akıllı yaşamın başlangıcı ve sürdürülmesi için faydalıdır. Evren iki boyutlu ise, organizmalar birbirlerinin etrafında hareket edemezler. Yalnızca başka bir organizmanın üzerinden geçebilir veya altından kayabilirler. Vücudumuzdaki yiyecekleri veya kan dolaşımını sindirmenin ve bozmanın karmaşık yolları, iki boyutlu bir bedende imkansızdır. Biz var olmayacaktık.
Aslında sadece canlılar değil, evrendeki en basit düzen bile ölecektir çünkü dünya güneşin etrafında dönemeyecektir. Dört boyutlu uzay-zamanda, iki gök cismi arasındaki mesafe iki katına çıktığında, yerçekimi kuvveti dört kat azalır, ancak beş boyutlu uzay-zamanda beş kat azalır ve altı boyutlu uzay-zamanda altı kat azalır. Daha yüksek boyutlu bir evrende, dünya, güneşin yörüngesinde sabit bir yörüngede dönemeyebilir.
Belki de dört boyutlu uzay-zaman ile karşılaştırıldığında, güneşi daha yüksek boyutlarda oluşturan yerçekimi sıkıştırması ve gaz şeklindeki genişleme farklı olacaktır. Yerçekimi yasamız değişirse, güneşin kendisi oluşmayabilir, ancak bir kara deliğe dönüşebilir. Fizikçiler, daha yüksek boyutlardaki atomların karmaşık bir yaşam oluşturmak için karmaşık moleküller oluşturmak üzere bir araya toplanıp toplanamayacağını keşfettiler.
İnsancı ilkeyle ilgili olarak Hawking, "Zamanın Kısa Tarihi" nde bundan alıntı yapmıştır. Antropik ilke karmaşık görünebilir, ancak aksine bir kanıt bulamazsak doğru olabilir.
