¿Cómo podemos estar tan seguro de que el universo tiene 3 dimensiones?

Question

Yo sólo soy un laico aquí así que por favor tengan paciencia conmigo si no tengo todas las palabras o teorías por el nombre correcto o lo que sea. Espero que sea lo suficientemente claro lo que mi pregunta es. Aquí va:

Cuando leo artículos o ver documentales acerca de las teorías de Einstein, M-teoría, cadena de teoría y así sucesivamente, siempre parece como es de conocimiento común que nosotros, como objetos en el espacio se extiende en 3 dimensiones: longitud, anchura y altura. Entiendo que esto es muy conveniente en la Tierra cuando la construcción de estantes y tal vez a la hora de calcular para viajar por el espacio y tal, que nos yeso algún tipo de resumen de la cuadrícula en el espacio así que, a continuación, puede utilizar la geometría para el cálculo de las distancias y de las fuerzas y lo que no. Lo que NO entiendo es cómo esto se aplica cuando el pensamiento sobre el espacio en la cosmología, a mí me parece que el universo tendría que estirarse SOBRE esta cuadrícula en lugar de la cuadrícula para este modo de pensar para aplicar.

Discusión 1: Si el universo sería sólo se compone de dos infinito de partículas pequeñas, sería un 1 dimensiones del universo, porque sólo tenemos la distancia entre los dos. Si vamos a añadir una partícula sería un 2 dimensiones universo desde cada una de las partículas que tienen ahora de relacionar a cada uno de los otros dos. Si queremos añadir otro tenemos un universo de 3 dimensiones, sí? Si añadimos otra partícula sería una de las 4 dimensiones del universo, y para cada partícula de agregado una nueva relación a cada una de las otras partículas que se necesita, lo que significa que tenemos tantas dimensiones como el número de partículas de menos de 1. Supongo que este argumento se hace más complicada cuando la adición de las ondas y la anchura de las partículas, etc. Pero por favor me corrigen cuando me equivoco.

Debate 2: Puramente hipotético ahora, si todas las partículas y todo lo que componen el universo se alinee en uno de los ejes, que todavía tienen la POSIBILIDAD de alejarse de ese eje, pero no, eso no significa que el universo sería de 2 dimensiones? Si no, sólo a causa de la posibilidad, no significa que el argumento anterior en discusión 1 es el sonido?

Esto ha me ha estado molestando por un tiempo que todos los que miro parece que es algo que damos por sentado (sólo porque en 3 dimensiones es útil en una impresión de color azul), y yo nunca he visto o escuchado una explicación sobre por qué pensamos que el universo tiene 3 dimensiones. A continuación, de nuevo, podría ser simplemente yo..

Answer 1

Usted está describiendo la idea de una relacional del espacio-tiempo, de modo que un punto de partícula de 0 dimensiones (porque no se puede tener posición), dos punto de partículas tiene solo 1 dimensión (porque sólo su relación con la materia), tres puntos de partículas tendría 2 dimensiones, y, en general, N punto de partículas se tienen N-1 dimensiones, que describen sus distancias relativas.

Pero vivimos en un espacio donde las distancias relativas son limitados. Si tienes 3 puntos, en general viven en 2 dimensiones. Pero si los puntos a,B,C, y la distancia entre a y C es igual a la suma de las distancias entre a y B y B y C, entonces usted puede ver que a,B,C son realmente acostado en una línea.

La idea de un relacionales espacio-tiempo que hace que parezca extraño que vivimos en 3 dimensiones. Esto significaría que las distancias entre los diferentes puntos de obedecer a los análogos de las relaciones, que convertir la N(N-1)/2 pares de distancias entre los puntos N a fin de 3N parámetros, que son lo que se requiere para especificar las posiciones de las partículas.

Esta reducción parece antinatural, y se podría esperar que las partículas pueden "realmente" tienen arbitraria de la distancia de las relaciones con el otro, y que sólo podría ser una coincidencia que las partículas están mintiendo en una de tres dimensiones de la hoja.

Este punto de vista es difícil de incorporar ingenuamente en la física. La razón es que no podemos construir el espacio-tiempo de una manera relacional en la física de hoy en día. Lo más cercano a esto es el bucle de la gravedad cuántica, y este programa está lejos de ser completa. El espacio-tiempo en el tradicional de la física no es completamente relacional, en que es un fondo en el que todo se mueve.

El relacionales idea es interesante, sin embargo.

La evidencia para las 3 dimensiones del espacio es simplemente la afirmación de que por cada 5 partículas, no hay una exacta relación algebraica entre el 10 pares distancias. Esta relación debe contener exactamente cuando los puntos están muy juntas, por lo que el espacio es localmente plana. No es un supuesto injustificado--- es el mismo de la asunción como diciendo sólo puede deslizarse de sus manos en tres direcciones perpendiculares.

Answer 2

Va por el título de tu pregunta en lugar de la relacionales argumentos, que Ron ha dirigido, no podemos estar seguros de que el universo es tridimensional. Todo lo que podemos hacer es determinar la dimensión experimentalmente, y por supuesto, esto no prueba nada, porque las dimensiones adicionales pueden ser demasiado pequeños para medir.

Esto es bastante cubierto por la pregunta recipriversexclusion citado. Esa pregunta se concentraron en el electromagnetismo, así como un complemento de las que me gustaría señalar que la gravedad ha sido observado para obedecer la ley del cuadrado inverso hacia abajo alrededor de una micra. Ver http://arxiv.org/abs/1106.3848 para obtener más detalles. Así que si hay un exceso de dimensiones existen (por ejemplo, como sugiere la teoría de cuerdas) que debe ser menor que este.

Answer 3

Si uno mide las distancias $d_k(x)$ de un punto de $x$ en el espacio físico de cualquier $k\ge 3$ dado puntos en el espacio, y piensa en los resultados como puntos de $d(x)$ en un k-espacio tridimensional, se encuentra que sobre la variable $x$ los puntos rellenar sólo un 3-dimensional submanifold (actual exactitud experimental) de esta $k$espacio tridimensional.

Esto determina la dimensión intrínseca del espacio físico a ser 3. (Más dimensiones puede ser interesante teoría, pero no ha sido observado.)