¿Cómo puede algo ser unidimensional (por ejemplo, cadenas en la teoría de cuerdas)?

Dos seres de cuatro dimensiones estaban sentados bebiendo té de una botella de Klein.

“Derecho. Explícamelo de nuevo ”, dijo el ser rojo. “Estás diciendo que tienen ancho, ancho y alto”.

“Correcto”, dijo el ser azul.

“¿Pero cero sosa?” Preguntó el ser rojo.

“Correcto”, dijo el ser azul.

“Eso no tiene sentido”, dijo el ser rojo, volteando la botella de Klein al revés. “¿Cómo puede algo no tener suavidad? ¿Seguramente entonces simplemente no existe? Todo el espacio es de cuatro dimensiones. Aprendimos esto en la escuela “.

“Su universo no lo es”, dijo el ser azul. “En su universo, el espacio es tridimensional. No hay razón para que esto no pueda suceder. Su matemática es exactamente la misma que con el espacio de cuatro dimensiones. Solo con una dimensión menos.

“Eso no suena bien. ¡Las matemáticas se trata de describir el universo! ”Dijo el ser rojo. “Toma esta botella de Klein. Tiene ancho, ancho, alto y suave. Tiene solo un lado. No es orientable. Estas son todas las cosas que las matemáticas nos dicen. Estos seres tridimensionales, ¿podrían tener una botella de Klein?

“No es real, no”, dijo el ser azul.

“¡Ajá!”, Gritó el ser rojo. “¡Te tengo ahora! Si las matemáticas describen una botella de Klein, y nos dice que existen las botellas de Klein, y que este universo que estás describiendo no puede tener botellas de Klein, ¿entonces seguramente no puede ser matemáticamente consistente?

“Las matemáticas no nos dicen qué es físicamente posible”, dijo el ser azul. “Nos dice qué es lógicamente posible, y hay muchas cosas que son lógicamente posibles que no corresponden a nada en realidad. Puede crear un universo tridimensional y describirlo matemáticamente; en ese universo, no habrá botellas de Klein. Puedes crear un universo que sea de cuatro dimensiones y describirlo matemáticamente, y tendrá botellas de Klein. Para saber cuál corresponde realmente a la realidad, necesita datos experimentales “.

Como para acentuar su punto, recogió un hipercubo, miró por encima de sus muchos lados del cubo y luego lo puso suave.

“Aunque”, dijo el ser azul, “debo confesar que en este momento nos faltan datos experimentales. Todo esto es principalmente teoría, aunque en este momento no tenemos muchas otras ideas sobre cómo podría funcionar ”.

“Eso es decepcionante”, dijo el ser rojo. “Pero una vez que tenga sus datos, podrá saber si tienen o no suavidad”.

“No del todo”, dijo el ser azul. “Podríamos encontrar que no podemos medir un blandth, pero, por supuesto, eso podría significar que el blandth es demasiado pequeño para que nuestros instrumentos lo recojan. Por otro lado, si no podemos medir un blandth, y nuestros modelos matemáticos suponen que no hay blandth pero parecen describir la realidad bastante bien, también podríamos asumir que la cosa real no tiene blandth ”.

“Qué confuso”, se quejó el ser rojo.

El azul se encogió de hombros y bebió un poco más de té.

Lo recomiendo encarecidamente para su lectura: Flatland Un romance de muchas dimensiones, por Edwin A. Abbot. Es una historia corta y ficticia que es agradable y completamente legible por el profano. Fue escrito por un clérigo y director inglés en un momento anterior a la teoría de cuerdas. Es principalmente un comentario satírico sobre la estructura de clases de la Inglaterra victoriana, pero describe a un té, los prejuicios y prejuicios que todos tenemos, especialmente aquellos con piel en el juego de la educación y las profesiones científicas.

A su pregunta; y si puedo parafrasear:

¿Cómo puede una cadena de 10 dimensiones ser unidimensional?

En primer lugar, la teoría de cuerdas, aunque convincente, no está confirmada. La siguiente es mi impresión guiada por mi estudio del tema y otra educación. No adjunto mi opinión a otros autores ni reclamo su autoridad, por lo que dejo estos comentarios sin citarlos.

La cadena en sí puede ser unidimensional. Si nuestro espacio es de 10 dimensiones (1 temporal y 9 espacial), entonces esta dimensión de cadena está fuera de todas ellas. Podría decir con razón que la cadena no existe en nuestra realidad. La existencia de la cuerda en sí misma es inmaterial, lo único que importa es la vibración de la cuerda.

Considere una cuerda de guitarra estirada de lado a lado en la dimensión X. Si considera que su área de sección transversal es (en teoría) cero, entonces es unidimensional. Para describir su vibración necesitaría arriba y abajo, la dimensión Y. Esta vibración unidimensional es comprensible sin la dimensión X, solo Y. Del mismo modo, una ola oceánica puede avanzar hacia la costa, pero cada molécula de agua se mueve hacia arriba y hacia abajo.

Ahora tenemos una vibración unidimensional en una dimensión diferente a la cadena unidimensional.

Considere que le da a la cuerda, vibración media, una patada en la dirección de adelante hacia atrás (dimensión Z). Ahora tenemos una vibración bidimensional en el plano YZ de una cadena unidimensional cuya existencia está en la dimensión X.

Agota la imaginación y la habilidad abstracta de la visualización para considerar más de 3 dimensiones (al menos para nosotros los humanos que nos hemos convencido de que somos tridimensionales). Pero podemos describir matemáticamente una cuerda que vibra en 10 dimensiones. Estas colectivamente serían las dimensiones que habitamos, mientras que ahora (con la perspectiva actual) solo podemos percibir 3. La cadena en sí, si se llama real, habita una sola dimensión de cadena completamente fuera de nuestro espacio, en la que vibra. Si alguna vez pudiéramos percibirlo de alguna manera, sería la intersección de un objeto unidimensional con nuestro espacio. Lo percibiríamos como un punto unidimensional de extensión cero en cualquier dimensión. En teoría, esto es incluso más pequeño que un objeto que mide la longitud de Planck, por lo que incluso si existe, e incluso si pudiéramos percibirlo, sería imperceptible. ¡Puedo perdonar a los científicos por no haber visto aún al pequeño cabrón!

Una cierta clase de vibraciones en algunas de las 10 dimensiones lo haría aparecer como energía de masa. Además dentro de esta clase, un subgrupo de vibraciones lo haría aparecer como masa, y una vibración diferente lo haría aparecer como energía. Entonces, realmente no violamos la ley de conservación subyacente cuando la masa desaparece y la energía aparece en una reacción nuclear, solo teníamos una visión limitada de la ley de conservación. Entonces, el violinista de Einstein simplemente está tocando una nueva nota en nuestra Super String bajo la atenta mirada de Meastro Von Heisenburg.

De manera similar, el tiempo y el espacio forman otra clase de vibraciones. QM nos diría que para cambiar la masa en energía, reorganizamos las partículas subatómicas para formar una partícula diferente. La teoría de Super String es un poco diferente pero similar. Solo necesitamos ‘modificar’ la vibración de una cuerda para cambiarla de masa a energía, espacio o tiempo.

10 dimensiones no son realmente necesarias, y se han propuesto otros números. 10 es el menor número que alguien ha podido explicar para explicar completamente todas las fonomenas observadas hasta ahora en el mundo, por ejemplo, fuerza electro-débil, fuerza nuclear fuerte, gravitación.

Esto concluye mi respuesta, pero propongo un desafío que puede ayudarlo a formular sus preguntas de manera diferente: ¿Está seguro de que el mundo que percibe es tridimensional (4 con el tiempo)?

Su mente / cerebro (elija) forma una noción platónica de objetos tomados de datos visuales. Hablando estrictamente, su retina toma datos visuales bidimensionales. Su cerebro, con memoria, interpola un mundo tridimensional basado en el mundo bidimensional que observa.

Einstein escribió una vez que al tratar de comprender el mundo real, somos como habitantes de cuevas que solo podemos ver sombras en la pared del fondo, y de ellos extrapolamos el intrincado funcionamiento de un mundo exterior de tres dimensiones y muchos aspectos como el color que no podemos observar. ¡Feliz exploración de un compañero de cueva!

En la física clásica (el “modelo estándar”), las partículas se ven como puntos: objetos de dimensión cero. Son los objetos fundamentales en el mundo de cuatro dimensiones de la física clásica.

Los teóricos de cuerdas exploraron la idea de hacer que las partículas fundamentales tengan una dimensión adicional (por lo tanto, unidimensional). La reformulación de la física basada en un modelo unidimensional resuelve ciertos problemas, eliminando algunos de los “infinitos” que aparecen cuando se incorpora la gravedad. Pero tratar de intuir cómo sería un objeto de dimensión cero o unidimensional es inútil. No tenemos experiencia directa con partículas fundamentales.

Trataré de explicar las dimensiones desde un contexto matemático y luego dar un pequeño vistazo de la física de nivel superior.

Digamos que se cruzan dos superficies 3D juntas. Se cruzan dos superficies 3D y luego se obtiene un plano 2D. Cruza dos esferas y obtienes un círculo.

Ahora, supongamos que se cruzan dos planos 2D juntos. ¿Qué sacas? Una línea 1D. Cruza dos cuadrados y obtienes una línea.

Digamos que se cruzan dos líneas 1D juntas. ¿Qué sacas? Un punto 0D.

Estos patrones implican que posiblemente existe que si los cuerpos 4D * existen *. Luego, si intersecta dos cuerpos 4D, obtendrá una superficie 3D.

¿Qué observamos realmente cuando vemos objetos multidimensionales interactuar?

Se vuelve aún más extraño cuando haces zoom.

La explicación más común es la cuerda floja. Digamos que un humano camina por la cuerda floja. Solo puede avanzar y retroceder. Ahora, acerquémonos, y una hormiga camina por esta MISMA cuerda floja. Esta hormiga puede avanzar, retroceder, rodear la cuerda floja en sentido horario o antihorario.

¿Cómo se aplica esto a la física? Bueno, mirando las matemáticas detrás de la electromagnetismo, CADA EJE (x, y, y z) tiene un componente real, así como un componente imaginario. Las ondas electromagnéticas se describen en este asunto, y matemáticamente * insinúan * que hay más dimensiones que las 3 dimensiones estándar del espacio y 1 dimensión en el tiempo.

Un objeto unidimensional es algo que solo tiene longitud; sin amplitud ni altura.

En física, la teoría de cuerdas es un marco teórico en el que las partículas puntuales de la física de partículas son reemplazadas por objetos unidimensionales llamados cadenas . Describe cómo estas cadenas se propagan a través del espacio e interactúan entre sí.

Puede imaginar una línea en el tablero o una cuerda como un objeto unidimensional. Estos objetos son ejemplos decentes de objetos unidimensionales cuando se ven en una escala macroscópica. Sin embargo, cuando se observan muy cerca, son tridimensionales. La teoría de cuerdas trata las partículas fundamentales como cuerdas.

Lo que he aprendido sobre física hasta ahora es que no se trata de descubrir exactamente cómo se produce algún fenómeno. En física intentamos descubrir cómo funciona el universo inventando modelos que mejor se adapten a nuestra observación; y dado que inventamos todo eso muchas (si no todas) nuestras teorías están en contradicción y necesitamos mejores formas de comprensión. Por lo tanto, algunos científicos consideran las partículas fundamentales como cadenas unidimensionales porque eso les ayuda a formular una teoría que algún día pueda unificar las fuerzas fundamentales; que los científicos han intentado hacer durante mucho tiempo. No debería encontrar un problema al comprender que estas cadenas son unidimensionales y usted tampoco debería hacerlo, porque no estamos buscando la verdad última. Esta es solo otra teoría que simplemente nos pide que abramos nuestras mentes a un universo multidimensional que tal vez sea suficiente algún día para lograr nuestro objetivo de unificación de los cuatro fundamentales.

No entraré en Strings, pero una de las pocas cosas reales en nuestro mundo que son unidimensionales es el sonido.
Por supuesto, los sonidos pueden provenir de varias direcciones en tres espacios dimensionales, pero el sonido en sí es una onda longitudinal. Las ondas longitudinales son un patrón de compresión que se mueve en un medio material. Y la velocidad del sonido es también la velocidad de propagación de cualquier fuerza mecánica o impacto en ese medio. Como empujar una varilla muy larga.

Una sinfonía, por compleja que sea, es un fenómeno unidimensional.

Imagine las letras C y yo oscilando como locas como un armónico bidimensional.

Algunas veces sería y = mx + b, que es una construcción unidimensional.

OMI, así es como las cosas pueden ser dos cosas a la vez en QM.

A veces tres, puedo estar bien equivocado o en el medio.

Gran pregunta por cierto.

La pregunta más importante probablemente es si esta es una forma racional de tratar de vincular todas las partículas fundamentales en el Universo. En última instancia, aunque no sea QFT y no actúe al mismo nivel que QFT, en lugar de innumerables campos diferentes, ahora postulo solo uno. Cada partícula fundamental o carga gravitacional es idéntica e interactúa con el campo, el flujo gravitacional o el éter, según el término que prefiera. Cada partícula desconoce la existencia de todas las demás partículas. Las relaciones se determinan a través de la interacción con (tanto la contribución como la alimentación) y la superposición del Flux. Cada partícula solo tiene que decidir de manera análoga cómo reaccionar y cómo contribuir de una o dos maneras posibles, gravitacional o magnéticamente, pero estos son esencialmente lo mismo y solo hay un flujo unificado.

Si la teoría de cuerdas alguna vez tiene éxito, estaría buscando una lógica simple similar. De alguna manera dudo que lo conseguiré.

La línea recta es unidimensional, ¿no? La cadena en la teoría de cuerdas es de dimensión Planck, se supone que mide 10 ^ -35 metros, por lo que su pregunta es un poco extraña.

Algo puede ser unidimensional porque es posible. La regla de la mecánica cuántica es que si es probable, es real. Un nivel por debajo de allí es que si es posible, es real. Una sola dimensión es posible y muy real. Lo que es posiblemente confuso es llamar a esa dimensión única una cosa, ya que la cosidad infla falsamente la idea en tres dimensiones, lo que resulta en una contradicción que no debería existir.

Después de leer las respuestas, lea Flatland por Edwin Abbot.