چرا فیزیکدانان فکر می کنند که هندسه مسیر نظریه همه چیز است

آیا می توانید این اثر را تصور کنید که با عبور از میز آشپزخانه سه بعدی خود ، یک ابعاد شش ضلعی می تواند از آن خارج شود؟ احتمالاً نه ، اما برخی از افراد می توانند.

یکی از این افراد ، ریاضیدان آلیشیا بول استوت ، دختر گورن جورج بول بود. در ابتدای قرن بیستم ، او مدلهای چهار شیء بعدی از اشکال ایجاد شده در هنگام عبور از سه اشیاء بعدی را ایجاد کرد. چند دهه بعد ، هنگامی که ریاضیدانان می توانند چنین مواردی را با استفاده از برنامه های رایانه ای تأیید کنند ، دریافتند که بول استوت برای به دست آوردن این اشکال صحیح هدیه عجیبی داشته است.

برای بیشتر ما ، هندسه افکار مداد ، رهبران ، مثلث و دایره را برانگیخته است. این بدان معناست که این سؤالات پیچیده که در مدرسه از شما خواسته شده است که شامل خطوط و زوایای موازی است. اما همانطور که تاریخچه بول استوت نشان می دهد ، محققان در حال گرفتن هندسه به مراتب فراتر از مدتی هستند.

هندسه می تواند از دنیای قابل درک از اشکال دو بعدی و سه بعدی فاصله بگیرد -و با انجام این کار ، می تواند بسیار روشنگر باشد. بهترین نمونه شاید نسبیت عام ، تئوری گرانش آلبرت انیشتین ، که به مرور زمان به سه بعد فضا می پیوندد و یک مرحله چهار بعدی را ایجاد می کند که همه چیز در جهان بازی می شود.

اما هندسه همچنین می تواند از ابعادی استفاده کند که از نظر جسمی واقعی نیستند. به عنوان مثال به هواشناسی فکر کنید ، جایی که یک نقطه در جو می تواند “ابعاد” بسیاری داشته باشد – عرض جغرافیایی ، طول جغرافیایی ، دما ، فشار ، سرعت باد و غیره.

محققان این ابعاد را به عنوان اشکال ترسیم می کنند که به ابعاد بالاتر گسترش می یابد تا به درک عملکرد جو کمک کند. “با توجه به مواردی از این دست ، شما می توانید مدل های ریاضی را اعمال کرده و تعیین کنید که چه اتفاقی می افتد [those properties] در بسیاری از ابعاد ، “ریاضیدان توضیح می دهد اسنوزانا لارنس در دانشگاه میدلزکس در لندن.

برای فیزیکدانان نظری ، به نظر می رسد ابعاد اضافی بخشی از توصیف کامل جهان است ، برخی پیشنهاد می کنند که واقعیت ما یک “طرح ریزی” از یک بعد بالاتر است ، به عنوان مثال. ممکن است عجیب به نظر برسد ، اما اگر فیزیکدانان فرضیه های ساده سازی خاصی را که با این ایده مرتبط هستند ، انجام دهند ، ناگهان امکان انجام محاسبات با ذرات اساسی و سیاهچاله ها را فراهم می کند که در غیر این صورت غیرممکن هستند.

برخی از فیزیکدانان شرط بندی می کنند که حتی ایده های هندسی غریبه ای هستند که راهی برای “تئوری همه چیز” است ، یک قاب واحد که کیهان و هر آنچه را که در آن وجود دارد توضیح می دهد. یکی از آنها “Amplithedron” است ، یک شیء ریاضی که توسط جاروسلاو Trnka در دانشگاه کالیفرنیا در دیویس ، و نیما آرکانی در انستیتوی مطالعه پیشرفته ، نیوجرسی. این را به عنوان یک کریستال چند بعدی انتزاعی در نظر بگیرید ، که خصوصیات آن روش دیگری برای توصیف اصول اساسی فیزیک ذرات ارائه می دهد.

یا یک “مثلث علیت پویا” وجود دارد ، که توسط سر و صدا در دانشگاه رادبود در هلند. این مجموعه ای از اشکال هندسی را در کنار هم پوشش می دهد تا توضیحی از فضا ایجاد کند که به نظر می رسد برخی از خواص نظریه کوانتومی و نسبیت عام را دارد – دو ایده که به طور معمول ناسازگار هستند. او می گوید ، این نه تنها یک مفهوم هندسی انتزاعی است ، بلکه یک تست بازتابی از خواص واقعی جهان است که می تواند در مشاهدات ما از پس زمینه کیهانی مایکروویو که کل فضا را پر می کند ، منعکس شود.

هیچ یک از این ایده ها هنوز هم تئوری همه چیز را نشان نمی دهد. اما برخی گمان می کنند که برای پیدا کردن یک امید ، ما به یک چشم انداز جدید فیزیک احتیاج داریم – و احساس فزاینده ای وجود دارد که می توان آن را به زبان هندسه نوشت. چه درست باشد یا نه ، هندسه مطمئناً بیش از شش ضلعی است – حتی در چهار بعد.

سوژه ها: