Was sind die grundlegenden Probleme einer Welt mit nur 2 räumlichen Dimensionen?

Ich las Stephen Hawkings Erklärung des zweidimensionalen Raums durch. Dabei erwähnte er, dass es sehr schwierig sein wird, ein Lebewesen zu entwerfen, das nur in zwei räumlichen Dimensionen existieren könnte. Was sind die grundlegenden Probleme, die sich ergeben, wenn ein Wesen nur in zwei räumlichen Dimensionen lebt?

Antworten (3)

Wir kennen nicht alle Gesetze der Physik für 2d. Hawkings Argument, das in dieser Antwort erwähnt wird, mag plausibel erscheinen, wenn wir darauf bestehen, dieselben Blaupausen unserer Welt für eine 2D-Welt zu verwenden. Aber trotzdem gibt es Lebewesen, deren Verdauungssystem sie nicht daran hindert, einfach verbunden zu sein. Sie sind Coelenterata und Cnidaria und haben nur eine Öffnung, sowohl für "Input" als auch für "Output":

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Ein weiteres Argument, das von Eddington vorgebracht und von Tegmark wiederholt wurde, ist, dass die Atome und die Sonnensysteme nicht stabil wären, weil die Schwerkraft und die elektrischen Kräfte nicht mehr mit dem umgekehrten Quadrat der Entfernung variieren würden. Dies wiederum, wenn wir die gleichen Regeln anwenden wollen. Dieses Argument ist etwas überraschend, da es von Tegmark stammt, der es im Zusammenhang mit seiner mathematischen Universumshypothese vorgebracht hat. Er argumentierte, dass jedes mögliche Universum, das durch jede mögliche mathematische Struktur beschrieben wird, existiert, aber wir leben in einem Universum, das intelligentes Leben zulässt, und instabile Umlaufbahnen würden dies nicht zulassen. Wenn wir alle möglichen Welten betrachten, warum sollten wir dann davon ausgehen, dass die Poisson-Gleichung in allen gelten sollte?

+1. In der Tat gibt es viele erfolgreiche Lebewesen (in der Tat die Mehrheit der individuellen Lebensformen auf dem Planeten), die kein Verdauungssystem haben, z. B. irgendeinen einzelligen Organismus. Dieser Kommentar von Hawking spricht also mehr für seine Unkenntnis der Biologie / Mangel an Vorstellungskraft als für jede Art von tiefer Wahrheit.
Sie haben Recht, dass es Lebensformen gibt, die nur eine große Öffnung für die Verdauung haben, aber was ist mit den kleinen Öffnungen in den Membranen? Jede Lebensform verwendet Ionenkanäle, um Stoffwechselprodukte in und aus der Zelle zu regulieren/transportieren. Diese Kanäle müssten in einer 2D-Welt durch elektrostatische Kräfte oder ähnliches zusammengehalten werden.

Ähnliche Aussagen habe ich in seiner Kurzen Geschichte der Zeit gelesen. Sein Argument ist, dass eine Kreatur in zwei räumlichen Dimensionen kein Verdauungssystem usw. haben könnte, ohne in einzelne Teile zu zerfallen, da ein Pfad direkt durch die Kreatur verlaufen wäre ...

nicht sicher, warum die Kreatur auseinanderfallen würde. Der Pfad könnte die beiden Teile der Kreatur binden
Denken Sie an eine beliebige 2D-Form und versuchen Sie, eine Linie in die Form hinein und aus ihr heraus zu ziehen, ohne die Form in zwei Teile zu schneiden, die auseinanderfallen könnten ...
Aber wenn der Pfad an der Kante (Grenze) einer 2D-Form liegt, dann kann die Form intakt bleiben. In diesem Szenario wird die Kreatur keine Nahrung in den Körper aufnehmen, sondern Energie.
@ DImension10AbhimanyuPS Schlagen Sie beide vor, dass eine Kreatur Nahrung außerhalb / auf der Oberfläche ihres Körpers verdauen könnte? Ja, das umgeht Hawkings Argument.

Der Weyl-Tensor verschwindet in 3 Dimensionen, was bedeutet, dass es keine Vakuumgravitation gibt (da die Einstein-Feldgleichungen implizieren R μ v = 0 In einem Vakuum). Die meisten der interessanten Gravitationseffekte, die wir kennen, sind ein Ergebnis der Vakuumgravitation, einschließlich fallender Äpfel und umlaufender Dinge.

Beachten Sie, dass sogar die Newtonsche Schwerkraft ausreicht, um zu zeigen, dass es keine stabilen Umlaufbahnen gibt – siehe diese Videozusammenfassung von 3blue1brown von Feynmans Argument bezüglich der Existenz stabiler elliptischer Umlaufbahnen in 3 Dimensionen.

Warum wäre Weyl=0 ein Nachteil? Ich kann mir eine Welt ohne Gezeiten vorstellen (ich lebe am Meer, ohne Gezeiten). Außerdem würde Weyl=0 das Problem der Quantengravitation lösen (S. Carlip. Lectures in (2+1)-dimensional gravity. J.Korean Phys.Soc, 28:S447{S467, 1995. arXiv:grqc/9503024)
@CristiStoica: Hast du den Teil über die EFE gelesen? Außer in Gegenwart eines nicht verschwindenden SEM-Tensors würde es Schwerelosigkeit geben. Und "das Problem von qg zu lösen" ist nur ein Vorteil für das menschliche Gehirn.
Ja, es wird Schwerelosigkeit außerhalb der Materie geben, und dies ist ein gutes Argument (für das ich Ihnen +1 gebe. Übrigens, Sie haben keine -1 von mir erhalten), das Sie wahrscheinlich deutlicher machen sollten. Aber die Schwerkraft außerhalb der Materie wäre sowieso nutzlos, da es sowieso keine stabilen Umlaufbahnen geben wird. "Und "das Problem von qg zu lösen" ist nur ein Vorteil für das menschliche Gehirn." Ich stimme zu, für einen Flachkopf wird das vielleicht nicht interessant sein :)
@CristiStoica: "Du solltest es wahrscheinlich deutlicher machen" Ok, fertig.