Théorie des cordes bosoniques: 25 dimensions de l'espace

En 1974, Claude Lovelace a découvert que la théorie des cordes bosonic ne pouvait être physiquement cohérente si elle était formulée en 25 dimensions spatiales, mais jusqu'à présent, comme chacun sait, nous avons seulement trois dimensions spatiales! Dimensions

sont les éléments d'information nécessaires pour déterminer un point précis de l'espace. (Les dimensions sont généralement considérés en termes de haut / bas, gauche / droite, avant / arrière).

Traite de la relativité espace et le temps comme un continuum de coordonnées, alors cela signifie que l'univers a un total de 26 dimensions de la théorie des cordes, par opposition aux quatre dimensions qu'il possède dans les théories de la relativité restreinte et générale d'Einstein.

La relativité d'Einstein a trois dimensions spatiales et une dimension de temps parce que ce sont les conditions utilisées pour créer la théorie. Il n'a pas commencé à travailler sur la relativité et juste arrivé de tomber sur trois dimensions spatiales, mais plutôt volontairement construit dans la théorie depuis le début. Si il avait voulu une relativité 2 dimensions ou 5 dimensions, il aurait pu construire la théorie de travailler dans ces dimensions.

Avec la théorie des cordes bosons, les équations demandaient effectivement un certain nombre de dimensions pour être mathématiquement cohérente. La théorie tombe en morceaux dans tout autre nombre de dimensions!

La raison de dimensions supplémentaires

La raison de ces dimensions supplémentaires peut être vu par analogie. Envisager un long printemps lâche (comme un Slinky), qui est souple et élastique, similaire aux chaînes de la théorie des cordes. Si vous posez le ressort dans une ligne droite à plat sur le sol et tirez vers l'extérieur, les vagues se déplacent le long de la longueur du ressort. Ceux-ci sont appelés ondes longitudinales et sont similaires à la façon dont les ondes sonores se déplacent à travers l'air.

L'essentiel est que ces ondes ou de vibrations, ne se déplacent que d'avant en arrière le long de la longueur du ressort. En d'autres termes, ils sont vagues 1-dimensionnelles.

Maintenant, imaginez que le ressort reste sur le plancher, mais quelqu'un tient chaque extrémité. Chaque personne peut déplacer les extrémités du ressort où ils veulent, tant qu'il reste sur le sol. Ils peuvent se déplacer de gauche à droite, ou d'avant en arrière, ou une combinaison des deux. Comme les extrémités du ressort se déplacent de cette manière, les vagues qui sont générés nécessitent deux dimensions pour décrire le mouvement.

Enfin, imaginez que chaque personne a une fin de printemps, mais peut se déplacer partout - à gauche ou à droite, arrière ou en avant, et vers le haut ou vers le bas. Les vagues générées par le ressort nécessitent trois dimensions pour expliquer le mouvement. Essayer d'utiliser des équations 2 dimensions ou 1 dimensions pour expliquer le mouvement ne serait pas logique.

De façon analogue, la théorie des cordes bosonic requis 25 dimensions spatiales de sorte que les symétries des cordes pourraient être pleinement compatible. (Symétrie conforme est le nom exact du type de symétrie dans la théorie des cordes qui nécessite ce nombre de dimensions.)

Si les physiciens laissés de côté l'une de ces dimensions, il fait autant de sens que d'essayer d'analyser le ressort 3 dimensions dans une seule dimension. . . ce qui veut dire, pas du tout.

Traiter avec les dimensions supplémentaires

La conception physique de ces dimensions supplémentaires était (et est toujours) la partie la plus difficile de la théorie à comprendre. Tout le monde peut comprendre trois dimensions spatiales et une dimension temporelle. Compte tenu de la latitude, la longitude, l'altitude et le temps, deux personnes peuvent se rencontrer partout sur la planète. Vous pouvez mesurer la hauteur, la largeur et la longueur, et que vous rencontrez le passage du temps, si vous avez une connaissance régulière avec ce que représentent ces dimensions.

Qu'en est-il des 22 autres dimensions spatiales? Il était clair que ces dimensions devaient être caché en quelque sorte. La théorie de Kaluza-Klein prédit que les dimensions supplémentaires ont été déployés, mais en les roulant dans précisément la bonne façon d'obtenir des résultats qui avaient un sens était difficile. Ceci a été réalisé pour la théorie des cordes dans les milieu des années 1980 grâce à l'utilisation de variétés de Calabi-Yau.

Personne n'a aucune expérience directe avec ces autres dimensions étranges. Pour l'idée de sortir de la relation de symétrie associés à une nouvelle conjecture de physique théorique relativement obscur n'a certainement pas offrir beaucoup de motivation pour les physiciens de l'accepter. Et pour plus d'une décennie, la plupart des physiciens ne l'ont pas.