Hi-Tech

Физики считают, что в жизнь может существовать в 2D-мире

Почему именно такая комбинация, а не 4 + 2 или 2 + 1? Почему мы живем во Вселенной с тремя пространственными и одним временным измерением — 3 + 1, как сказали бы космологи? И неизбежно приходили к выводу, что она не могла бы существовать во вселенной с четырьмя пространственными измерениями или с двумя временными. За последнее десятилетие физики много раз исследовали этот вопрос, задумывая другие вселенные с другими свойствами, чтобы понять, могла бы в них существовать сложная жизнь или нет. Так что люди неизбежно окажутся (и оказались) во вселенной с измерениями 3 +1.

Таков антропный аргумент: мысль о том, что вселенная должна обладать свойствами, необходимыми для выживания наблюдателей.

Как выглядит двухмерная вселенная?

Физики предположили, что два пространственных измерения не могут обеспечить достаточной сложности для поддержания жизни. Но как быть с более простыми вселенными, например, 2 + 1? Но так ли это на самом деле? Они также считают, что гравитация не будет работать в двух измерениях, поэтому объекты типа солнечной системы не смогут образоваться.

Его работа подрывает антропный аргумент для космологов и философов, которым придется искать другую причину, по которой Вселенная принимает форму, которую принимает. Джеймс Скаргилл из Калифорнийского университета в Дэвисе, вопреки всем ожиданиям, показал, что 2+1-мерная вселенная могла бы поддерживать как гравитацию, так и сложную жизнь.

Одна из великих научных загадок заключается в том, почему законы физики кажутся заточенными (или тонко настроенными) на жизнь. Сперва немного предыстории. В такой вселенной жизнь была бы невозможна. Например, числовое значение постоянной тонкой структуры кажется произвольным (около 1/137), и все же разные физики указывали, что если бы оно даже немного отличалось, атомы и более сложные объекты не могли бы образоваться.

Вот почему она обладает значением, которое мы измеряем! Антропный подход заключается в том, что если бы постоянная тонкой структуры принимала какое-либо другое значение, не было бы наблюдателей, которые могли бы ее измерить.

Он утверждал, что если бы существовало более одного временного измерения, законы физики не обладали бы свойствами, необходимыми наблюдателям для прогнозирования. В 1990-х годах Макс Тегмарк, ныне физик Массачусетского технологического института, разработал аналогичный аргумент для числа измерений вселенной. Это определенно исключило бы существование физиков и, возможно, самой жизни.

В таком космосе законы движения Ньютона были бы очень чувствительны к крошечным возмущениям. Теперь перейдем к свойствам вселенных с четырьмя пространственными измерениями. «В пространстве с более чем тремя измерениями не может быть традиционных атомов и, возможно, стабильных структур», говорит Тегмарк. Одним из следствий этого является то, что устойчивые орбиты не смогли бы образоваться, поэтому не было бы солнечных систем или других подобных структур.

Но аргумент состоит в том, что вселенные с меньшим количеством измерений менее безопасны. Таким образом, условия для жизни кажутся маловероятными во вселенных с большим количеством измерений, чем у нас.

Существует мнение, что общая теория относительности не работает в двух измерениях, поэтому гравитации быть не может.

В своей статье он показывает, что гораздо более простое, чисто скалярное гравитационное поле может быть возможным в двух измерениях и это позволило бы получить стабильные орбиты и разумную космологию. Но Джеймс Скаргилл думает иначе. Скаргилл подходит к этой проблеме с точки зрения нейронных сетей. Осталось только показать, как сложность может возникнуть в измерениях 2 + 1. Он указывает, что сложность биологических нейронных сетей может характеризоваться различными особыми свойствами, которые должна воспроизводить любая 2D-система.

Другое свойство сетей мозга состоит в том, что они работают в режиме, который тонко сбалансирован между переходом от высокой активности к низкой активности — режим критичности. Среди них свойство «маленького мира», модель связи, которая позволяет обходить сложную сеть за несколько маленьких шагов. Это также представляется возможным только в сетях с модульной иерархией, в которой небольшие подсети объединяются в более крупные сети.

Вопрос, который задает Скаргилл, состоит в том, существуют ли какие-либо 2D-сети, обладающие всеми этими функциями — свойствами маленького мира, модульной иерархией и критическим поведением.

Но Скаргилл показывает, что 2D-сети действительно можно строить по модульному принципу и что эти графы обладают определенными свойствами маленького мира. Сначала это кажется маловероятным, потому что в 2D-графах узлы соединяются через ребра, пересекающие друг друга.

И это потрясающий результат, который говорит о том, что двухмерные сети действительно могут поддерживать удивительно сложное поведение. Он также показывает, что эти сети могут работать в точке перехода между двумя типами поведения, демонстрируя таким образом критичность. Потребуется провести больше работ, чтобы выяснить это наверняка. Конечно, это не доказывает, что вселенная 2+1 на самом деле может поддерживать жизнь.

Согласны? Но теперь у космологов и философов есть новая пища для размышлений. Расскажите в нашем чате в Телеграме.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть