La teoría de cuerdas bosónico: 25 volumen del maletero
En 1974, Claude Lovelace descubrió que la teoría de cuerdas bosónico sólo podía estar físicamente coherente si se formula en 25 dimensiones espaciales, pero hasta ahora se sabe, sólo tenemos tres dimensiones espaciales! Dimensiones son las piezas de información necesaria para determinar un punto preciso en el espacio. (Las dimensiones son generalmente considerados en términos de arriba / abajo, izquierda / derecha, adelante / atrás).
golosinas relatividad del espacio y el tiempo como un continuo de coordenadas, por lo que esto significa que el universo tiene un total de 26 dimensiones en la teoría de cuerdas, en lugar de las cuatro dimensiones que posee en virtud de las teorías especial y general de la relatividad de Einstein.
la relatividad de Einstein tiene tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal, porque esas son las condiciones utilizadas para crear la teoría. No empezó a trabajar en la relatividad y acaba de pasar a tropezar con tres dimensiones espaciales, sino más bien intencionadamente la convirtió en la teoría desde el principio. Si hubiera querido una relatividad de 2 dimensiones o 5-dimensional, él podría haber construido la teoría a trabajar en esas dimensiones.
Con la teoría de cuerdas bosónico, las ecuaciones de hecho exigían un cierto número de dimensiones para ser matemáticamente consistente. La teoría se desmorona en cualquier otro número de dimensiones!
La razón de las dimensiones extra
La razón de estas dimensiones extra puede ser visto por analogía. Considere un resorte largo, suelto (como un Slinky), que es flexible y elástico, similar a las cuerdas de la teoría de cuerdas. Si usted pone el resorte en una línea recta plana en el suelo y tira de ella hacia afuera, las ondas se mueven a lo largo de la longitud del muelle. Estos se llaman ondas longitudinales y son similares a la forma en que las ondas sonoras se mueven a través del aire.
La clave es que estas ondas o vibraciones, se mueven únicamente hacia atrás y adelante a lo largo de la longitud del resorte. En otras palabras, son las ondas 1-dimensionales.
Ahora imagina que el muelle se queda en el suelo, pero alguien tiene cada extremo. Cada persona puede mover los extremos del resorte cualquier lugar que desee, siempre y cuando se mantenga en el suelo. Pueden moverse de izquierda a derecha, o de ida y vuelta, o alguna combinación de los dos. Como los extremos del movimiento del resorte de esta manera, las ondas que se generan requieren dos dimensiones para describir el movimiento.
Por último, imagina que cada persona tiene un extremo del muelle, pero se puede mover en cualquier lugar - izquierda o derecha, adelante o atrás, y hacia arriba o hacia abajo. Las ondas generadas por el muelle requieren tres dimensiones para explicar el movimiento. Tratar de utilizar 2-dimensionales o 1-dimensionales ecuaciones para explicar el movimiento no tendría sentido.
De manera análoga, la teoría de cuerdas bosónico requiere 25 dimensiones espaciales por lo que las simetrías de las cuerdas podrían ser plenamente compatibles. (simetría conforme es el nombre exacto del tipo de simetría en la teoría de cuerdas que requiere este número de dimensiones.)
Si los físicos quedaron fuera cualquiera de esas dimensiones, que hizo tanto sentido como tratar de analizar la primavera de 3 dimensiones en una sola dimensión. . . Es decir, ninguno en absoluto.
Tratar con las dimensiones extra
La concepción física de estas dimensiones extra era (y sigue siendo) la parte más difícil de la teoría de comprender. Todo el mundo puede comprender tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal. Dada una latitud, longitud, altitud y tiempo, dos personas pueden encontrarse en cualquier parte del planeta. Se puede medir la altura, la anchura, la longitud, y experimenta el paso del tiempo, por lo que tiene una familiaridad regular con lo que esas dimensiones representan.
¿Qué hay de los otros 22 dimensiones espaciales? Estaba claro que estas dimensiones tuvieron que ser escondido de alguna manera. La teoría de Kaluza-Klein predijo que las dimensiones adicionales fueron enrolladas, pero haciéndola rodar hasta exactamente de la manera correcta para lograr los resultados que tenían sentido fue difícil. Esto se logró por la teoría de cuerdas a mediados de la década de 1980 a través de la utilización de variedades de Calabi-Yau.
Nadie tiene ninguna experiencia directa con estos extraños otras dimensiones. Para la idea de salir de las relaciones de simetría asociadas con una nueva conjetura física teórica relativamente oscura sin duda no ofrecen mucha motivación para que los físicos aceptan. Y durante más de una década, la mayoría de los físicos no lo hicieron.