De ce este Universul tridimensional?
În viața de zi cu zi interacționăm în mod constant cu obiecte tridimensionale care au înălțime, lățime și adâncime. Universul în care trăim are tot 3 dimensiuni spațiale şi această caracteristică a reprezentat o problemă pentru fizicieni, deoarece nu este ușor de explicat prin teoria corzilor sau prin cosmologia Big Bang.
Istoria Universului începând cu Big Bang. Credit: Universe Today
Cei mai mulți astronomi sunt de acord cu cosmologia Big Bang (Marea Explozie), adică modelul teoretic care propune că Universul provine dintr-un singur punct infinit de mic, cu o densitate şi o temperatură incredibil de mare, care a fost denumit şi singularitate. Această teorie este susținută de observațiile privind radiaţia cosmică de fond şi de abundenţa anumitor elemente chimice care apar în mod natural.
Harta radiaţiei cosmice de fond. Credit: NASA/WMAP Science Team
Cu toate acestea, cosmologia Big Bang este în contradicție cu teoria relativității generalizate a lui Einstein, care contrazice ipoteza că Universul a provenit dintr-o singularitate, ceea ce înseamnă că teoria Big Bang nu poate explica originea Universului.
Incompatibilitatea dintre teoria relativității generalizate și cosmologia Big Bang i-a contrariat pe cosmologi. Teoria corzilor a apărut în urmă cu aproape 40 de ani ca o posibilă teorie unificatoare a totului.
Teoria corzilor sugerează că cele 4 interacţiuni fundamentale dintre particulele elementare, forţa electromagnetică, forţa nucleară slabă, forţa nucleară tare şi gravitaţia, se datorează vibraţiilor unor corzi unidimensionale foarte mici. Problema este că teoria corzilor prezice existenţa a 10 dimensiuni, 9 spațiale și una temporală.
O reprezentare a corzilor vibrante ce stau la baza teoriei corzilor. Credit: R. Dijkgraaf
Ani de zile teoria corzilor a rămas la stadiul de simplă ipoteză. Studiul acesteia s-a limitat la discutarea unor modele și a unor scenarii teoretice, iar calculele aferente acestei teorii s-au dovedit incredibil de dificile. Ca atare, validitatea și utilitatea teoriei corzilor au rămas nedovedite.
Cu toate acestea, trei cercetători, profesorul Jun Nishimura de la High Energy Accelerator Research Organization (KEK), profesorul Asato Tsuchiya de la Shizuoka University şi cercetătorul Sang-Woo Kim de la Osaka University, au reușit să genereze un model al nașterii Universului bazat pe teoria corzilor.
Cu ajutorul unui supercomputer cercetătorii au descoperit că în momentul Big Bang-ului Universul a avut 10 dimensiuni, 9 spațiale și o dimensiune temporală, dar numai 3 dimensiuni spațiale s-au extins ulterior la scara Universului.
Cei trei oameni de știință au dezvoltat o metodă de calcul a interacțiunilor dintre corzi şi au dedus cum s-au modificat în timp cele 9 dimensiuni spaţiale. Ei au constatat că iniţial spațiul s-a extins în 9 direcții, dar la un moment dat doar 3 direcții au început să se extindă rapid.
Rezultatele cercetătorilor susțin validitatea teoriei corzilor, deoarece spațiul tridimensional în care trăim ar fi putut proveni din cele 9 dimensiuni spațiale originale, aşa cum prezice teoria corzilor.
Sursă: Universe Today