Si un protón es una partícula y una partícula es un objeto unidimensional, ¿por qué vivimos en un universo 3D?

Tienes dos premisas:

1. Entonces el protón es una partícula. Eso depende de su definición de “partícula”, pero supongamos que.

2. Una partícula es unidimensional. No hay evidencia de eso en absoluto, y el protón es definitivamente tridimensional, ciertamente en el nivel de FM. Sin embargo, no hay evidencia de que ninguna partícula sea unidimensional o, como otros podrían afirmar, cero dimensional. Puede describirlo matemáticamente como un punto o una línea, pero eso no lo hace así. Puede haber una gran diferencia entre lo que alguien puede afirmar en una teoría y lo que sucede en la naturaleza, y la naturaleza siempre gana. La diferencia puede deberse a que matemáticamente es mucho más simple, o incluso físicamente se puede omitir algo porque es demasiado pequeño para importar, y desea avanzar.

3. En la lógica aristotélica, donde haces dos afirmaciones, una de las cuales es incorrecta, y tratas de sacar una conclusión de ellas, entonces no se puede confiar en la conclusión. En este caso, la conclusión implicaba que deberíamos vivir en un universo unidimensional es incorrecta porque la declaración 2 es incorrecta, Y porque la lógica es incorrecta. El término “Universo” no aparece en ninguna de sus declaraciones de premisas, por lo que no puede sacar ninguna conclusión al respecto.

Los protones están lejos de ser unidimensionales. Miden unos 10 ^ -15 m de ancho y, aunque eso es muy pequeño para los estándares humanos, los aceleradores de partículas han sondeado a escalas de 10 ^ -19 m. Además, los protones son partículas compuestas. Se visualizan como hechos de 3 quarks confinados por cosas llamadas gluones. Esa es la imagen simple. Los protones también tienen un gran número de partículas virtuales que afectan sus características.

El modelo actual de las cosas fundamentales en el universo incluye partículas y campos. Los campos impregnan el espacio y son típicamente al menos tridimensionales. Las partículas fundamentales se ven como estados excitados de los campos. También se les conoce como “quanta de campo”.

En consecuencia, las partículas solas no constituyen todo lo que hay.

Una partícula en matemáticas podría definirse como algo con dimensiones cero. No tiene extensión en ninguna de las tres dimensiones de las que generalmente hablamos para el espacio euclidiano. En matemáticas, una línea con espesor cero tiene una dimensión.

Sin embargo, una partícula en física, como excitación de un campo, no puede tener dimensiones cero. Solo en matemática abstracta tiene sentido un punto adimensional.

Luego está la dimensión del tiempo, como se usa en la teoría de la relatividad.

Hay otras hipótesis que sugieren que puede haber dimensiones adicionales. En consecuencia, continuaremos representando el espacio y las cosas en él con al menos 3 dimensiones en el espacio y una en el tiempo.

En realidad, una partícula puntual sería un objeto de dimensiones espaciales cero, pero … Un protón es una partícula compuesta compuesta por tres quarks.

Un quark es una excitación elemental del campo de quark correspondiente. El campo de quark vive en el espacio-tiempo de 3 + 1 dimensiones. La excitación en sí misma puede estar localizada en un volumen muy pequeño (pero no en un punto) en algunas interacciones, o extenderse en diferentes circunstancias. En cualquier caso, el objeto fundamental es el campo, no sus excitaciones, y el campo definitivamente vive en dimensiones 3 + 1.

Las partículas no son “objetos unidimensionales”. Parece que estás pensando en la idea de una “partícula puntual”, que es la abstracción o modelo de un objeto de dimensión cero.

Si efectivamente las partículas fundamentales fueran puntuales, supongo que la respuesta a su pregunta, en cierto modo, sería “porque hay espacio entre las partículas”.

Sin embargo, las partículas fundamentales no son realmente puntuales. A veces los modelamos de esa manera, por ejemplo, como una “masa puntual” o “carga puntual”, pero eso no significa que realmente pensemos en ellos como si realmente fueran eso. (¡De hecho, modelamos cosas mucho, mucho más grandes como, por ejemplo, masas de puntos también!).

Las partículas fundamentales en realidad no tienen un tamaño bien definido en la forma en que estás acostumbrado a pensar, porque no tienen un límite bien definido. Tienen más de un tamaño probabilístico.

Y finalmente … no estoy seguro de por qué preguntaste sobre protones en particular, pero en cualquier caso los protones no son partículas fundamentales. Un protón se compone de tres quarks en una especie de nube de gluones efervescentes.

En realidad, una partícula es un objeto de dimensión cero. Es decir, no ocupa espacio, solo un punto (si es que es así).

Pero tiene tres grados de libertad. Es decir, una partícula tiene una posición que se relaciona con las posiciones de otra partícula, y esa posición puede caracterizarse por tres números (x, y, z). Entonces esa partícula de dimensión cero existe en el espacio tridimensional.

Es más bien una simplificación excesiva, ya que la noción de “ubicación” es complicada en la mecánica cuántica, y el espacio-tiempo curvo de relatividad de cuatro dimensiones es más complicado que un espacio plano en 3D. Pero esa es la diferencia clave: el espacio se define por las formas en que las partículas pueden relacionarse entre sí, y eso tiene tres dimensiones a pesar de que la partícula en sí no tiene ninguna.

Ni siquiera necesita partículas para definir un espacio tridimensional. Todo lo que necesita son cuatro (o más) ubicaciones, no en una línea o en un avión.

Si un protón puede estar en cualquiera de los cuatro puntos en el espacio, donde esos cuatro puntos no son coplanares, no tiene más remedio que decir que describen un volumen tridimensional entre esos cuatro puntos.

No importa si el contenido de este volumen son quarks de dimensión cero, rutas de fotones unidimensionales u objetos físicos reales que tienen una relación posicional entre sí que es tridimensional.

El protón no es una partícula matemática, es un compuesto hecho de quarks y gluón,
los quarks están arriba, arriba y abajo, tres, cada uno tiene masa, carga y giro. ¿OK? entonces el protón es estructura, no una partícula.

Si bien las partículas no muestran tamaño cuando interactúan, tienen una función de onda 3D que define dónde pueden interactuar. Y debido a que son fermiones, ninguna partícula en un estado idéntico puede ocupar el mismo volumen. Por lo tanto, son partículas 1D con un volumen de retención 3D.

Los protones y otras partículas atómicas son tridimensionales, solo los tratamos como puntos en nuestras ecuaciones matemáticas. Los núcleos atómicos ni siquiera son esféricos, pero probablemente son protuberantes con protones y neutrones que sobresalen. El núcleo de deuterio probablemente se parece al fútbol americano (estilo americano).

Un protón es un objeto tridimensional. Es solo una pequeña partícula.

La mayor parte de por qué somos de nuestro tamaño actual tiene que ver con qué tan grandes son los orbitales de electrones. Estos son típicamente más de 14400 veces el tamaño del protón o electrón.