Czy życie w dwóch wymiarach ma sens? Czy prawa fizyki działają, a zaawansowane przedmioty mogą istnieć? Zapraszam w krótką podróż od prostej idei do Boga, którego widać w fizyce.

Bardzo ważną pracą w temacie jest "Sympozjum nt. Dwuwymiarowej nauki i technologii" pana A.K. Dewdney'a, jednak nie sposób jej znaleźć w internecie, więc posiłkowałem się opracowaniami i swoją wiedzą.

Autor to osoba, która zafascynowała się ideą płaskiego świata, tym jak wyglądałaby w nim nauka i technologia, zebrał więc różne rozważania teoretyczne na ten temat, które następnie były podważane przez innych uczonych.

Przykładowy problem fizyki to grawitacja i działanie na odległość. W rozumieniu standardowym, grawitacja nie może istnieć w takim świecie, nie mogą istnieć fale i działanie na odległość. Planeta w płaskim świecie nie mogłaby wpływać na inne obiekty poza swoim obrysem.

Naukowcy zdołali opisać wiele zjawisk w przełożeniu na dwa wymiary, ale przykładowo chemia w takim świecie nie może stworzyć nic wyjątkowego, nie może istnieć życie, nie ma układu okresowego pierwiastków, jest za prosta.

Jeśli chcecie zobaczyć jak wiele konceptów w dwuwymiarowym świecie wymyślono obejrzyjcie spis treści sympozjum - tutaj

Samochód 2D

Inżynieria w płaskim świecie ma przerąbane, ale co ciekawe nie jest niemożliwa, a jej ciekawe skutki pokażę w następnym rozdziale. Wyobraźmy sobie jak stworzyć auto, albo chociaż taczkę? Normalnie trywialny problem tutaj jest kosmiczny. Nie możemy dać urządzeniu osi z kołami, ale możemy spróbować nadwozie osadzić od razu na felgach. Daleko jednak nie zajedziemy. A co gdybyśmy na około felgi dodali dodatkowe koła jak na obrazku? jest to jakieś rozwiązanie, chociaż mało użytkowe.

A dlaczego w ogóle zajmujemy się takim teoretycznym światem? Może jednak spotykamy go na co dzień i ma zalety?

Dobra broń nie zawiedzie Cię tak, jak dobre auto

Zastanawialiście się kiedyś, dlaczego pewne konstrukcje tak rzadko się psują, a wraz z postępem technologicznym tak jakby wszystko było delikatniejsze?

(Pomińmy postarzanie produktów i oszczędności materiałowe..)

Co się najczęściej psuje w zawieszeniu samochodu? Obstawiam, że sworzeń. To ważny element wahacza, z wieloma stopniami swobody dzięki czemu pozwala na odpowiednie ruchy elementów przyłączonych. Jednak to, że może poruszać się w wielu kierunkach powoduje w mojej ocenie częstsze zużycie ze względu na trudność konstrukcyjną względem wytrzymałości.

Widzimy, więc co się dzieje, gdy dokładamy 3-ci wymiar potrzebny do działania elementu.

Mauser - niemiecki pistolet szturmowy

Dlaczego ten niemiecki pistolet automatyczny jest taki znakomity?

A jak sytuacja wygląda w przypadku przedmiotów, które od lat uważane są a solidne konstrukcje? Co w nich jest takiego niezwykłego? Zauważył to John S. Harris (Brigham Young University). Porównał on urządzenia dwuwymiarowe z planami broni, a konkretniej mechanizmy płaskie występujące w pistolecie Mauser. Ta broń nie ma w swojej konstrukcji elementów funkcjonalnych jak sworznie czy śruby. Jej działanie oparte jest na powierzchni mimośrodowej i dwuwymiarowym złączu!

Okazuje się , że wiele solidnych konstrukcji broni z XIX wieku opiera się na zasadach obowiązujących na płaszczyznach.

Chaos mieszka w 3-ch wymiarach

Pomyślmy teraz o ciekawym koncepcie. Już wiemy, że projekty w ograniczonych wymiarach mają ograniczoną niezbyt wyszukaną dynamikę. Natomiast w wyższych wymiarach dopiero zaczyna się różnorodność.

Chaos w języku polskim ma negatywny wydźwięk, ale prawdopodobnie gdyby nie on to nie powstałoby życie jaki znamy i inne skomplikowane struktury [Dowiedz się czemu - Czy Bóg gra w kości?]. Do tego wszystko byłoby zbyt przewidywalne (gdyby w ogóle narodził się ktoś kto mógłby to stwierdzić).

Dlaczego w trzech wymiarach dopiero zaczyna się "zabawa"? Odpowiedź daje nam matematyka. Przekształcając układy fizyczne 3d na język matematycznych równań zauważamy, że systemy dynamiczne przejawiają złożone, a wręcz chaotyczne zachowania. Ich trajektorie stanów w tylu wymiarach mają bardzo dużo "przestrzeni" do tańczenia, owijania się wokół siebie. To niezwykłe jak sama struktura przestrzeni jest podstawą zachowań natury.

Wszechświat jako hologram

Jedne z nowszych badań sugerują, że wszechświat we wczesnej fazie istnienia mógł być dwuwymiarowy, że przestrzeń była dwuwymiarowa (bo pamiętajmy, że obecnie czas to też wymiar). Naukowcy Gerard ‘t Hooft, który jest noblistą i Leonard Susskind już pod koniec dwudziestego wieku przekonywali, że wszechświat to hologram, że nie ma technicznych przeciwwskazań by prawa fizyki nie działały w 2-ch wymiarach przestrzennych zamiast trzech.

Afrodyta kupiona na bazarze

Można to sobie wyobrazić na przykładzie hologramów, które obecnie produkujemy na banknotach, biletach czy dla zabawy. Obrazki takie sprawiają wrażenie trójwymiarowych mimo, że są wyryte na płaskiej powierzchni. Podobnie trójwymiarowa rzeczywistość mogłaby być tylko rzutem na "kartkę".

Teoria ta dobrze pasuje do obserwacji początków naszego wszechświata. Okazuje się też, że dzięki tej teorii da się połączyć teorię grawitacji i kwantową teorię pola co w 3-ch wymiarach nie chciało współgrać. Grupa z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu zajęła się tematem i policzyła entropię splątania, która wyniosła tyle samo w teorii grawitacji płaskiego świata co w kwantowej teorii pola. Być może nasze dążenie do znalezienia Teorii Wszystkiego utknęło w martwym punkcie bo źle postrzegamy naturę przestrzeni?

Według niektórych uczonych obecnie z całą pewnością żyjemy w 3-ch wymiarach, a inni szukają kolejnych dowodów, że jesteśmy tylko rzutem. W jaki sposób więc nastąpiła tranzycja, jeśli w ogóle?

Jeśli była tranzycja, to czy nasz Stwórca zapisał wszystkie prawa natury w dwóch wymiarach, np. dla oszczędności danych lub uniknięcia błędów, a potem pozwolił im się rozwinąć na więcej wymiarów dodając je po prostu jak puste kartki?

W ten sposób mógłby wymusić różnorodność i chaotyczność świata, która nie mogła powstać w dwóch wymiarach, a co za tym idzie powstało życie. Niczym kod maszynowy, który jest prosty w zapisie, a codziennie przenosi nas do wirtualnych światów gier wideo.

Inne światy

Alexander Calder zwykł mawiać, że wszechświat jest prawdziwy, ale niestety nie można go zobaczyć, trzeba go sobie wyobrazić. I w istocie to co robią nasze zmysły na co dzień to tylko projekcja rzeczywistości [czyli skończ szukać drzew na pustynii].

Jeśli kiedyś mamy zrozumieć sens naszego istnienia i wszystkiego co nas otacza nie możemy bać się odważnych pomysłów. Fizycy teoretyczni mają je często i co najlepsze - opierają je na aktualnym stanie wiedzy, więc "teoretycznie" są możliwe (uwaga: teoria to nie tylko hipoteza, ma zastosowanie w praktyce lub w obserwacjach).

W tym poście zastanawialiśmy się nad cechami świata dwuwymiarowego, ale powstał też eksperyment myślowy mający opisać światy o innej ilości wymiarów niż te powszechnie znane i intuicyjnie rozumiane. A za myślą poszły obliczenia matematyczne.

Domyślacie się już zapewne, że życie nie zaistnieje w dwóch wymiarach. Do myślenia nieuniknione są skrzyżowane komórki nerwowe, dwa wymiary się do tego nie nadają. Co by było w innej ilości wymiarów przestrzennych i czasowych zachowując zasady fizyki?

Zacznijmy od tego że wymiary 1 i 2 są zbyt proste, niezależnie czy mają jeden wymiar czasy czy dwa czasy (sic!). Jeśli szukamy świata, gdzie teraźniejszość wpływa na przyszłość musimy wyeliminować wiele nieprzewidywalnych światów. Odpadają wszystkie światy bez czasu oraz z dwoma czasami lub więcej, jeśli wymiarów przestrzennych jest więcej niż jeden. Dlaczego? Wyjątkiem są tachiony w trzech wymiarach czasowych i jednym przestrzennym. To teoretyczna cząstka poruszająca się szybciej od światła. Zostaje nam mało opcji bo jeśli szukamy świata, w którym są stabilne atomy musimy wykluczyć światy, które mają jeden wymiar czasu jak nasz, ale ponad 3 wymiary przestrzenne! Niestety odpada też wszystko co jest za światem sygnałów nadświetlnych tachionów - mające więcej niż 3 wymiary czasu i 1 przestrzenny.

Zostają teoretyczne osamotnione tachiony i naprzeciw my. Ogólnie ciężko zrozumieć koncept kilku czasów, ale spróbujmy przywołując moje wcześniejsze rozważania. Wynika z nich, że wraz z dokładaniem wymiarów rośnie skomplikowanie i możliwa różnorodność. Materia mając kilka czasów mogłaby się łatwo dzielić. Jedne cząstki łatwo przechodzą w drugie. "Chaos".

Udany eksperyment

Z jednej strony w naszym istnieniu nie ma nic niezwykłego - żyjemy ponieważ warunki mamy idealne - dobry wiek wszechświata, stałe natury i wiele innych czynników. Wydaje się to bardzo mało prawdopodobne, ale nie dla nas bo w innym przypadku nie moglibyśmy tego zaobserwować - nie istnielibyśmy, aby obserwacja faktu zaszła.

Jednak nie zapominajmy, że nasz świat może być wynikiem jednym z wielu.. miliardów nieudanych eksperymentów. Eksperymentów, które nawet mogliśmy zapoczątkować my sami (!). Ale o tym powiemy sobie kiedy indziej.

Jestem Bogiem!
Uświadom to sobie, sobie
Ty też jesteś Bogiem!
Tylko wyobraź to sobie, sobie

Paktofonika - Jestem Bogiem

Źródła:

• Is the universe a hologram?
• John D. Barrow - "Stałe Natury"
• zdjęcia pixabay oraz własne
• obrazek autka - https://cs.stanford.edu/people/eroberts/courses/soco/projects/2005-06/planiverse/designs.html

Zapraszam do rozmowy w komentarzach - na tym najbardziej mi zależy.

• polish
• pl-artykuly
• pl-technologia
• pl-nauka
• pl-religia