Universul are trei dimensiuni spaţiale datorită legilor termodinamicii?
Nu este o noutate faptul că în calitate de rezidenți ai acestui Univers ne putem deplasa doar la stânga sau la dreapta, în jos sau în sus, în față sau în spate. Acestea sunt cele trei dimensiuni spaţiale ale Universului în care trăim, însă este un mister de ce există doar trei şi nu două sau optzeci de dimensiuni spaţiale.
De ce are Universul trei dimensiuni spațiale? Credit: andrey_l/Shutterstock.com
Fizicienii au încercat în decursul timpului să înţeleagă natura fundamentală a realității, de ce are Universul doar trei dimensiuni spaţiale, dar fără succes. Cu toate acestea, într-un nou studiu se arată că legile termodinamicii sunt cele care nu permit existența a mai mult de trei dimensiuni spaţiale. Deci, în principiu, această lucrare tocmai a explicat Universul.
Termodinamica descrie transferul de energie sub formă de căldură și lucru mecanic. Cercetătorii de la University of Salamanca din Spania și de la National Polytechnic Institute din Mexic s-au bazat în lucrarea lor pe prima și a doua lege a termodinamicii. Aceste legi afirmă că un sistem, indiferent dacă acesta este Universul în care trăim, un om, sau o piatră, nu poate utiliza o energie mai mare decât cea necesară pentru a-l pune în funcţiune, cu excepția cazului în care primeşte energie. Dacă sistemul devine mai mare, fără a primi energie, aşa cum cred oamenii de ştiinţă că se întâmplă în cazul Universului, atunci, în medie, va exista mai puțină energie disponibilă în sistem.
Legile termodinamicii sunt valabile indiferent de câte dimensiuni spaţiale are un sistem. Ele funcţionează în Universul nostru tridimensional, dar şi într-un Univers având doar două dimensiuni spațiale, acolo unde singurele direcții posibile de deplasare sunt stânga-dreapta și sus-jos. În acest Univers bidimensional ar fi fizic imposibil să ne deplasăm înapoi sau înainte, pentru că acea direcție spaţială, pur și simplu, nu există.
Aşa cum explică autorii noului studiu, care a fost publicat în Europhysics Letters, un alt Univers ar putea avea patru dimensiuni spaţiale care ar corespunde unor deplasări stânga-dreapta, sus-jos, înapoi-înainte și „flirp-flarp”, o denumire arbitrară aleasă de autorii studiului pentru noua direcție spaţială. În acel Univers ne-am putea deplasa într-o direcție care ar fi imposibilă în Universul nostru. În mod similar, într-un astfel de Univers legile termodinamicii ar funcţiona perfect.
Aşa cum se ştie energia se poate deplasa dintr-un loc în altul, dar un sistem nu poate utiliza mai multă energie decât are la dispoziție. Acest lucru este valabil și pentru 5, 6 sau 30 de dimensiuni spaţiale.
Fizicienii şi-au propus să înţeleagă ce se întâmplă în momentul apariţiei unui Univers având un număr nedefinit de dimensiuni, în care practic nu ştim în câte direcții ne-am putea mișca, şi au descoperit ceva interesant.
Conform modelului cosmologic Big Bang, Universul în primele momente după evenimentul Big Bang era foarte fierbinte și conţinea o cantitate uriașă de energie disponibilă în orice punct al spaţiului. Atunci Universul s-ar fi putut structura în orice formă dimensională, putând avea orice număr de dimensuni spaţiale. Cu toate acestea, aşa cum susţin autorii noului studiu, pe măsură ce energia degajată în timpul Big Bang s-a răspândit şi temperatura s-a micşorat, Universul a fost forţat să se organizeze într-o structură spaţială tridimensională datorită legilor termodinamicii.
În concluzie, studiul afirmă că structura spaţială tridimensională a Universului reprezintă o consecinţă inevitabilă a evoluţiei acestuia pe baza legilor termodinamicii.
Sursă: Science Alert