Domanda:
Il nostro universo deve essere incorporato in uno spazio dimensionale superiore?
Mitchell Kaplan
2013-11-22 01:17:06 UTC
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Ho sentito che il nostro universo potrebbe essere aperto o chiuso. Se è chiuso potrebbe avere una forma toroidale. Se questo è il caso, ciò implicherebbe che le nostre 3 dimensioni spaziali devono essere incorporate in uno spazio di dimensione superiore (spaziale)? Ad esempio, il vecchio videogioco degli asteroidi era apparentemente un toroide mappato su uno schermo video a 2 luci e rimaneva in 2 dimensioni, ma con un comportamento specifico degli oggetti in movimento.

È piuttosto discutibile che le topologie non banali implichino che lo spazio sia incorporato in dimensioni superiori. Non è sufficiente dire che tutti i toroidi conosciuti sono incorporati in 3d per provare questa affermazione.
@AlexeyBobrick Sto cercando di capire la tua risposta. Hai detto che tutti i toroidi conosciuti possono essere incorporati in uno spazio 3-D? Un semplice esempio è una ciambella 3-D nel nostro spazio 3-D. Per quanto riguarda l'universo, presumo che non possa essere incorporato in uno spazio tridimensionale più grande, come una vera ciambella. Mi chiedo se l'intero spazio 3-D potrebbe essere un toro senza che ci sia uno spazio 3-D più grande o uno spazio n-D (n> 3) per contenerlo.
Intendo qualcosa di piuttosto semplice, mi dispiace per essere confuso. Quello che volevo dire era che esistono molte superfici 2d con topologia non banale, che sono incorporate nel nostro spazio 3d cartesiano, inclusi i toroidi (con dimensione del collettore 2). Allo stesso tempo non ci sono esempi fisici di oggetti 2d con topologia non banale, che non siano incorporati nel nostro 3d. Ora, la mia affermazione è che queste ragioni non sono sufficienti per estrapolare e dire che "se lo spaziotempo è curvo o ha una topologia non banale, allora deve essere necessariamente incorporato in n-d".
@AlexeyBobrick Grazie per il chiarimento.
Sembra che sarebbe molto più in argomento rispetto a Physics.SE
Una risposta:
#1
+4
astromax
2013-11-22 23:12:01 UTC
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Il fatto che l'universo sia aperto, chiuso o piatto determina solo il tipo di geometria che è necessario utilizzare per descrivere le distanze (e il tempo). Per le geometrie aperte e chiuse, la geometria euclidea non è ciò che si dovrebbe usare. Sarei anche d'accordo sul fatto che il nostro universo essendo aperto, chiuso o piatto non ha nulla a che fare con il numero di dimensioni che contiene.

Al momento, non c'è alcuna prova diretta che ci siano dimensioni aggiuntive oltre le dimensioni 3 + 1 (questo significa solo tre dimensioni spaziali e una dimensione temporale). Tuttavia, molte teorie GUT includono dimensioni spaziali aggiuntive nel tentativo di unificare tutte le forze.

Inoltre, al momento, abbiamo ottime prove che l'universo è "piatto" . Ciò significa che gli angoli di un triangolo devono sommare fino a $ 180 ^ {\ circ} $ e le distanze sono misurate nel modo euclideo standard. Quando parliamo di universo piatto, questa è un'affermazione puramente globale. A livello locale, tuttavia, è completamente possibile vivere in uno spazio curvo. In realtà viviamo in uno spazio curvo. La massa della Terra sta curvando lo spazio e il tempo in un modo previsto dalla Relatività Generale, e quindi gli orologi funzionano in modo leggermente diverso a seconda di dove ti trovi sulla superficie terrestre e le distanze sono molto approssimate da Euclideo distanze, anche se non lo sono.

Come possiamo effettivamente determinare che l'universo è globalmente piatto, potresti chiederti? Usiamo quello che è noto come un righello standard. Proprio come una candela standard, se pensiamo di comprendere la fisica, qualsiasi deviazione da ciò che prediremmo ci fornisce nuove informazioni sull'universo (nel caso delle supernove, è che possono essere utilizzate per misurare le distanze, e quindi mappare il espansione dell'universo). Usiamo la dimensione angolare delle fluttuazioni nella Radiazione di fondo a microonde cosmiche (pensiamo di comprendere abbastanza bene la fisica alla base delle fluttuazioni) per testare quanto, se non del tutto, l'universo devia dalla piattezza. Gli ultimi risultati di Planck mostrano un ottimo accordo con l'immagine standard fornita dal modello cosmologico LCDM standard.

Di seguito è riportato lo spettro di potenza delle fluttuazioni di temperatura della CMB. La posizione del primo picco è ciò che i cosmologi usano per misurare la piattezza.

CMBPS



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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