Che dimensione abbiamo nello spazio?
Risposte
Un ingegnere, un matematico e un fisico entrano in un universo. Quante dimensioni trovano?
L'ingegnere tira fuori un goniometro e un righello. È facile, dice. Con i suoi strumenti mostra il trio di direzioni perpendicolari tra loro: lunghezza, larghezza e altezza. "Tre", riferisce.
Il matematico tira fuori il suo taccuino e crea un elenco di forme geometriche regolari e simmetriche con i lati perpendicolari. I quadrati hanno quattro bordi lineari, osserva. I cubi hanno sei lati quadrati. Per estrapolazione, gli ipercubi hanno otto lati cubici. Continuando lo schema, si rende conto che potrebbe andare avanti per sempre. "Infinito", dice.
Finalmente è il turno del fisico. Guarda le stelle e registra attentamente il loro comportamento. Determina che si attraggono l'un l'altro attraverso la gravità, che diminuisce come il quadrato delle loro distanze reciproche, un'indicazione, pensa, di tre dimensioni. Tuttavia, una volta derivata l'equazione di come la loro luce si muove nello spazio, scopre che è meglio espressa in quattro dimensioni. Quindi, dopo aver riflettuto a lungo, cerca di pensare a modi per descrivere la gravità e la luce in una teoria comune, che sembra richiedere almeno dieci dimensioni. "Tre, quattro o forse anche di più", interviene.
Vediamo come è arrivata alle sue conclusioni.
Nel 1917, il fisico austriaco Paul Ehrenfest scrisse un pezzo stimolante: “ In che modo si manifesta nelle leggi fondamentali della fisica che lo spazio ha tre dimensioni? " (PDF). Nell'articolo ha enumerato le prove che tre dimensioni sono perfette per descrivere il nostro mondo.
Ha notato, ad esempio, che le orbite stabili dei pianeti nel sistema solare e gli stati stazionari degli elettroni negli atomi richiedono leggi di forza al quadrato inverso. Se la gravità, ad esempio, diminuisse con il cubo anziché con il quadrato della distanza dal Sole, i pianeti non seguirebbero percorsi ellittici costanti.
In primo luogo la dimensione si riferisce al numero di linee reciprocamente perpendicolari che possono essere disegnate per qualsiasi oggetto.
Così percepisci il mondo in 3 dimensioni. (Potrebbero essercene altre che... spiegate più avanti)
- Lunghezza
- Ampiezza
- Profondità
(La nomenclatura può variare)
In secondo luogo, lo spazio in termini profani è semplicemente lo stesso mondo meno l'atmosfera. Poiché non c'è atmosfera, la pressione atmosferica non esiste nello spazio ma la pressione dall'interno dei nostri corpi è la stessa. Quindi non possiamo andare nello spazio senza una tuta spaziale. Poi ci sono cose come lo stato di caduta libera che ci fa sentire come se non ci fosse alcuna gravità.
Quindi non è molto diverso quando consideriamo la prospettiva delle dimensioni. Possiamo ancora vedere solo in 3 dimensioni.
Ora sulla parte "possono esserci di più".
Supponi di essere un cerchio. Se i tuoi occhi fossero alla tua circonferenza, percepiresti il mondo intero in 2 dimensioni, cioè lunghezza e profondità.
Ora, se una sfera dovesse entrare nel tuo campo visivo, la interpreteresti come un altro cerchio. Ma immagina se la sfera dovesse muoversi su e giù lungo l'asse perpendicolare alla tua linea di vista. Giusto! Vedresti un cerchio con diametri variabili. È così che le creature 2D vedranno gli oggetti 3D.
Allo stesso modo noi creature 3D vedremo fette di oggetti 4D mentre si muovono attraverso le nostre dimensioni. Queste creature sono completamente teoriche, ma se esistessero, sembrerebbero oggetti 3D che cambiano forma nel tempo.
Quindi, alla fine, non esiste una dimensione diversa per lo spazio, ma teoricamente può esserci una quarta dimensione che sembrerà simile nello spazio o sulla Terra.
Spero di poterti aiutare... sempre felice di farlo!!