Vizualizarea celor Unsprezece Dimensiuni: Thad Roberts la TEDxBoulder

În această prezentare, Thad Robert dezvăluie o teorie care s-ar putea dovedi cheia către simplificarea diferitelor complexităţi ale mecanicii cuantice, spaţiului şi timpului cuantic.

Este cineva aici interesat de alte dimensiuni?

(Aplauze)

Bun.

Mulţumesc tuturor că mi-aţi acordat timpul...şi spaţiul dvs.

(Râsete)

Bun. Mă bucur că a prins poanta aici.

Ia să vedem.

Imaginaţi-vă o lume ai căror locuitori trăiesc şi mor

crezând numai în existenţa a două dimensiuni.

O suprafaţă plană.

Aceşti locuitori ai Ţării Plate vor vedea
petrecându-se lucruri foarte ciudate

lucruri imposibil de explicat în limitele geometriei lor.

De exemplu, imaginaţi-vă că într-o zi,
un cercetător din Ţara Plată observă asta:

Un set de lumini colorate
care apar în mod aleator

în diferite locaţii de-a lungul orizontului.

Oricăt de mult încearcă
să înţeleagă aceste lumini,

nu vor putea elabora
o teorie care să le explice.

Unii dintre oamenii de ştiinţă mai deştepţi

ar putea veni cu un mod probabilistic
de a descrie luminiţele.

De exemplu, la fiecare 4 secunde,

e o şansă de 11% ca o luminiţă roşie
să apară undeva pe linia orizontului,

Dar niciun locuitor al Ţării Plate nu va putea
determina exact

când sau unde se va vedea următoarea lumină roşie.

În consecinţă, încep să creadă

că lumea conţine un grad de nedeterminare,

că motivul pentru care
aceste lumini nu pot fi explicate,

este că la bază
legile naturii nu au logică.

Au dreptate?
Oare faptul că au fost obligaţi

să descrie luminiţele probabilistic

înseamnă că lumea este indeterminabilă?

Lecţia pe care o putem învăţa de la Ţara Plată

e că atunci când considerăm doar o porţiune
din geometria completă a naturii,

evenimentele deterministe pot apărea
fundamental indeterminabile.

Totuşi când ne extindem percepţia

şi dobândim acces
la geometria completă a sistemului,

nedeterminarea dispare.

După cum vedeţi, acum putem
determina exact când şi unde

se va vedea lumina roşie
pe această linie.

Ne aflăm aici în seara aceasta

pentru a examina posibilitatea
că noi am fi ca locuitorii Ţării Plate

Deoarece, așa cum ne apare,
lumea noastră e încărcată de mistere

care nu par să se potrivească
cu ipotezele geometrice pe care le-am făcut.

Mistere cum ar fi timp-spaţiu distorsionat,
găuri negre, efectul tunel cuantic

constantele naturii, materia neagră,
energia neagră etc.

Lista e lungă.

Cum răspundem la aceste mistere?

Ei bine, avem două posibilităţi:

Fie să ne agăţăm de
ipotezele noastre anterioare,

şi inventăm noi ecuaţii
existente oarecum în afara sistemului metric,

ca o încercare vagă
de a explica ce se întâmplă,

sau facem un pas mai îndrăzneţ,
renunţăm la vechile ipoteze,

şi creăm un nou model pentru realitate,

unul care include acele fenomene.

Este timpul să facem acel pas.

Pentru că ne aflăm în aceeaşi situaţie
ca locuitorii Ţării Plate.

Natura probabilistică a mecanicii cuantice

îi face pe savanţii noștri să creadă

că, în esență,
universul este indeterminabil,

cu cât privim mai îndeaproape,
cu atât mai mult vom constata

că natura pur şi simplu n-are logică.

Hmm...

Poate toate aceste mistere ne spun de fapt

că ne scapă ceva.

Că natura are o geometrie mai bogată
decât am presupus noi.

Poate fenomenele misterioase
din lumea noastră

ar putea fi explicate
printr-o geometrie mai generoasă,

cu mai multe dimensiuni.

Asta ar însemna că suntem blocaţi
în propria noastră versiune a Ţării Plate.

Şi dacă e aşa, cum ieşim din ea?

Măcar conceptual?

Ei bine, primul pas e să ne asigurăm
că ştim exact ce este o dimensiune.

O întrebare bună de început este:

Ce conferă lui x, y şi z
calitatea de dimensiuni spaţiale?

Răspunsul: o schimbare de poziţie
într-o dimensiune

nu implică o schimbare de poziţie
în celelalte dimensiuni.

Dimensiunile sunt descriptori independenți
de poziţii.

Astfel z este o dimensiune pentru că un obiect
poate sta fix în x şi y

în timp ce se deplasează în z.

Astfel, a sugera că
există şi alte dimensiuni spaţiale

revine la a spune că trebuie să fie posibil
ca un obiect

să se menţină fix în x, y şi z,

şi totuşi să se mişte
în altă direcție spatială.

Dar unde ar putea fi
aceste alte dimensiuni?

Pentru a rezolva acest mister,
trebuie să ajustăm fundamental

ipotezele noastre geometrice despre spaţiu.

Trebuie să presupunem că spațiul
e alcătuit din cuante fizice, efective,

că este alcătuit din părţi interactive.

Dacă spațiul este cuantificat,

atunci nu poate fi divizat la infinit
în incremente din ce în ce mai mici.

Ajunși la mărimea particulei fundamentale,

nu putem merge mai departe

şi încă să vorbim
despre distanţe şi spaţiu.

Să considerăm o analogie:

imaginaţi-vă că avem o bucată de aur pur

pe care intenţionăm să o tăiem în jumătate
iar şi iar.

Avem două întrebări aici:

De câte ori putem tăia ce avem
în jumătate?

şi: De câte ori putem înjumătăți ce avem
şi să rezulte tot aur?

Sunt două întrebări complet diferite,

deoarece odată ajunşi la un atom de aur,

nu putem merge mai departe

fără să transcendem definiţia aurului.

Dacă spațiul e cuantificat,
atunci se aplică acelaşi principiu.

Nu putem vorbi de distanţe în spaţiu

mai mici decât unitatea fundamentală de spaţiu

din acelaşi motiv pentru care
nu putem vorbi despre cantităţi de aur

mai mici decât un atom de aur.

Cuantificarea spaţiului impune
o nouă imagine geometrică.

Una ca aceasta,

în care colecția acestor unități structurale,
aceste cuante,

alcătuiesc laolaltă ţesătura x- y- z.

Această geometrie are 11 dimensiuni.

Dacă vedeţi asta, aţi priceput deja.
Nu vă va depăşi.

Trebuie doar să înţelegem ce se întâmplă.

Observaţi că sunt trei tipuri distincte de volum

şi toate volumurile sunt tri-dimensionale.

Distanţa dintre două puncte din spaţiu devine egală
cu numărul de cuante

care se află la un moment dat între ele.

Volumul din interiorul fiecărei cuante
este interspaţial

iar volumul în care cuanta
se deplasează este hiperspaţial.

Observaţi că preciziarea absolută
a coordonatelor x-y-z,

ne permite identificarea
unei singure cuante în spaţiu.

Observaţi că acum
e posibil ca un obiect

să se deplaseze interspaţial
sau hiperspaţial

fără a-şi schimba în vreun fel
coordonatele x- y- z.

Înseamnă că sunt 9 moduri independente

de mişcare pentru un obiect,

însemnând 9 dimensiuni spaţiale.

3 dimensiuni de volum x,y,z,
3 dimensiuni de volum hiperspaţial,

şi 3 dimensiuni de volum interspaţial.

Apoi avem timpul,
care poate fi definit ca

numărul întreg de oscilații
manifestat de fiecare cuantă.

Iar super-timpul ne permite descrierea
mişcării lor prin hiperspaţiu.

OK, știu că e un vârtej,
merg mai rapid decât aş vrea,

pentru că sunt atâtea detalii
la care ne putem uita.

Dar există un avantaj semnificativ
în a putea descrie spaţiul

ca mediu care posedă
densitate, distorsiuni şi oscilații.

De exemplu, putem descrie acum
spaţiu-timpul curbat al lui Einstein

fără a reduce dimensional
imaginea.

Curbarea este o schimbare
în densitatea acestor cuante de spaţiu.

Cu cât mai dense devin cuantele,
cu atât mai puţin pot rezona liber

aşa că înregistrează mai puţin timp.

În regiunile de densitate maximă,

unde cuantele sunt compactate complet,

ca în găurile negre,
dimensiunea timpului dispare.

Gravitaţia e rezultatul direct al
deplasării în linie dreaptă a unui obiect

printr-un spaţiu curbat.

Deplasarea în linie dreaptă prin spațiul x, y, z

înseamnă că atât partea ta stângă
cât şi cea dreaptă

parcurg aceeaşi distanţă,
interacţionează cu acelaşi număr de cuante.

Dar când există diferență
de densitate în spaţiu,

calea dreaptă e cea care dă
un parcurs spațial echivalent

pentru toate părţile obiectului în mișcare.

Asta într-adevăr contează mult.

Dacă ați văzut vreodată o reprezentare grafică
a curbării spațiului lui Einstein,

curbura spaţiu-timp,

poate nu aţi observant că
una din dimensiuni nu era etichetată.

Am presupus că am luat
un plan din lumea noastră

şi de câte ori era masă în acel plan
îl întindeam,

dacă era mai multă masă,
îl întindeam mai tare,

pentru a releva curbura existentă.

Dar în ce direcţie întindem?

Am eliminat dimensiunea z.

Scăpăm de ea de fiecare dată
în cărţile noastre.

Aici nu a trebuit să scăpăm
de dimensiunea z.

Am putut evidenția curbura spațială
în forma ei integrală.

Şi este într-adevăr foarte important.

Alte mistere
reies din această hartă,

ca efectul tunel cuantic --

Vă amintiți de locuitorii Ţării Plate?

Ei bine, ei vor vedea o lumină roşie
undeva la orizont

care apoi va dispărea,
iar din punctul lor de vedere,

aceasta a disipărut din univers.

Dar dacă o lumină roşie apare din nou
altundeva pe linia orizontului,

s-ar putea s-o numească
efectul tunel.

La fel cum ne apare un electron

care apoi dispare
din ţesătura spaţiului

şi reapare altundeva,
iar acel altundeva

poate fi dincolo de granița
presupusă de netrecut.

Putem folosi această imagine acum
să rezolvăm misterul?

Vedeţi cum misterele din lumea noastră
se transformă în aspecte elegante

ale noului model geometric?

Tot ce trebuie să facem
ca să înţelegem aceste mistere

e să schimbăm ipotezele geometrice,
și să cuantizăm spațiul.

OK, această imagine are şi ea
ceva de spus

despre locul de unde vin
constantele naturii:

viteza luminii, constanta lui Planck,
constanta gravitaţională ş.a.m.d.

Întrucât toate unităţile de măsură:
newtoni, joule, pascali etc.,

pot fi reduse la cinci combinaţii

de lungime, masă, timp,
amperi şi temperatură,

cuantizarea ţesăturii spaţiului,

înseamnă că cele cinci mărimi
trebuie de asemenea exprimate în unități cuantice.

Obținem cinci numere
care provin din harta noastră geometrică.

Consecinţe naturale ale hărţii noastre,
cu unităţi de unu.

Sunt două alte numere în harta noastră.

Numere care reflectă limitele curburii.

„Pi” poate fi folosit pentru reprezentarea
stării minime de curbură,

sau curbură zero,
iar un număr pe care îl numim „zhe”,

poate fi folosit pentru
starea maximă de curbatură.

Existența unui maxim decurge acum
din ipoteza cuantizării spațiului.

Nu putem continua la nesfârşit.

Cu ce ne ajută aceste numere?

Ei bine, această listă lungă
conţine constantele naturii,

şi observați,
deși defilează rapid,

că sunt alcătuite din cele cinci numere

provenite din modelul nostru geometric

şi cele două numere
ale limitelor curburii.

E mare lucru,
după mine e foarte important.

Înseamnă că aceste constante ale naturii

provin din geometria spaţiului;

sunt consecinţe derivate din model.

E foarte distractiv
pentru că sunt atâtea poante,

încât e greu să ştii exact
cine se va prinde unde.

Dar acest nou model

ne permite să explicăm gravitaţia

într-un mod conceptual acum,

pentru întreg ansamblu:

găuri negre, effectul tunel,
constantele naturii,

iar dacă niciuna
nu v-a captat imaginaţia

pentru că nu aţi mai auzit
despre niciuna dintre ele,

sigur aţi auzit
de materia neagră şi energia neagră.

Acestea două sunt consecinţe geometrice.

Materia neagră --
când ne uităm la galaxii îndepărtate

şi vedem stelele care orbitează în
acele galaxii,

stelele de la margini
se deplasează prea repede,

par să aibă o gravitaţie suplimentară.

Cum explicăm asta?
N-am putut, aşa că spunem

că trebuie să existe altă materie acolo
care crează mai multă gravitaţie,

provocând acele efecte.
Dar nu vedem materia respectivă,

Aşa că o numim materie neagră,
ceva ce nu putem vedea!

Ceea ce e bine, e un pas bun,
e un început bun,

dar în modelul nou nu a trebuit
să facem un asemenea salt.

Am făcut un salt,
prezumpția că spațiul e alcătuit din cuante,

dar tot restul a decurs din asta.

Aici spunem că spațiul
e alcătuit din particule fundamentale,

la fel cum credem că aerul
e alcătuit din molecule.

Dacă-i adevărat,
atunci implicația automată este

că poţi avea modificări în densitate,
de aici vine gravitaţia,

dar ar trebui să mai ai schimbări de fază.

Şi ce stimulează o schimbare de fază?

Ei bine, temperatura.

Când ceva devine suficient de rece,
dispunerea sa geometrică se schimbă,

şi aceasta va schimba faza.

O modificare în densitate
în regiunile exterioare ale galaxiilor,

va induce un câmp gravitaţional

pentru că asta sunt câmpurile gravitaţionale,

modificări în densitate.

OK.

Am sărit peste toate astea.

Şi acum vom trece la energia neagră,
în 15 secunde.

Când ne uităm la cosmos,
vedem că lumina îndepărtată

e deplasată în spectru spre lumina roșie.

Că îşi pierde din energie pe măsură ce
se deplasează către noi

miliarde de ani.

Cum explicăm acea schimbare în roşu?

În înțelegerea actuală spunem
că universal se extinde.

Toate ipotezele noastre că universal
se extinde provin de aici,

de la măsurători ale trecerii spre roşu,

de la această distanţă
la această distanţă, la acea distanţă.

De asemenea măsurăm expansiunea
în acest mod.

Dar există un alt mod
de a explica lungirea undei spre roşu.

La fel cu un alt mod de a explica,
dacă aş avea un diapazon

acordat la nota Do,

mergând într-un tunel,
aţi auzi nota Si.

Desigur, aţi spune că motivul e
că mă îndepărtez de voi în tunel,

dar ar putea să fie şi pentru că
presiunea atmosferică

descreşte în timp ce sunetul
se deplasează spre urechile voastre,

Aici, acest lucru pare
adus din condei

pentru că presiunea atmosferică
nu descreşte rapid,

dar când vorbim de miliarde de ani
în care lumina se deplasează prin spaţiu,

avem nevoie doar de cuante

pentru a avea o cantitate mică de inelasticitate
şi trecerea la roşu devine iminentă.

E mult mai mult de explorat aici,

dacă vă interesează, mergeţi pe acest website

şi trimiteţi orice comentariu aveţi.

Nu mai e timp, daţi-mi voie doar să spun
că acest model ne dă un instrument mental,

un instrument care poate extinde
capacitatea imaginaţiei noastre,

şi, poate, chiar să reaprindă
romantismul căutării lui Einstein.

Mulţumesc.

(Aplauze)