¿Cuál es la razón para pensar que el espacio-tiempo es una variedad compleja?

En la teoría de cuerdas, el espacio-tiempo completo no es una variedad Calabi-Yau, sino que las dimensiones adicionales tienen la estructura de una variedad Calabi-Yau.

Recuerde que una teoría de cuerdas supersimétricas requiere 10 dimensiones espacio-temporales para cancelar ciertos estados patológicos, y si la teoría es modelar el mundo de 4 dimensiones que observamos, entonces 6 de esas dimensiones tienen que ser lo suficientemente pequeñas como para no ser observables (bueno, al menos aún no observable). Este proceso se conoce como compactificación , y después de la compactación, esas 6 dimensiones tienen la estructura de un múltiple Calabi-Yau [1].

¿Por qué un complejo Kahler múltiple como Calabi-Yau? Las simetrías muy rígidas inherentes a la supersimetría tienen una estructura compleja (piense en los súper socios como números complejos) que conduce de forma muy natural a Kahler y luego a las múltiples Calabi-Yau.

[1] Más formalmente, el límite de baja energía de la teoría de cuerdas supersimétricas tiene la estructura de un haz de fibras de 10 dimensiones con un espacio de base psuedo-riemanniano de 4 dimensiones que modela nuestro mundo observable y las fibras de Calabi-Yau de 6 dimensiones (realmente un múltiple complejo tridimensional) que modela las dimensiones compactadas.

El espacio-tiempo no tiene una estructura compleja intrínsecamente, pero los espacios-tiempo que tienen un spinor constante son múltiples naturalmente complejos: las transformaciones de spinor complejan las coordenadas.

Los colectores con un spinor constante son los que conservan una cantidad de supersimetría, por lo que son los estados fundamentales de supergravedad más fáciles de encontrar. Esta es la motivación para estudiar múltiples complejas en física.

No hay una razón intrínseca, aparte de preservar la supersimetría. Como hasta ahora no vemos una supersimetría de baja energía, es probable que las dimensiones adicionales no sean tan simples como se esperaba en la década de 1980, aunque se aprendió mucho al hacer este tipo de compactaciones.