Das Universum als vierdimensionale Kugel?

Die einfache Antwort ist, dass Ihr Cousin Recht haben könnte. Wenn seine Theorie so lautet:

1. Der Maßstab der Kugel ist viel größer als das beobachtbare Universum

2. Es gibt keine Möglichkeit, die 4. (räumliche) Dimension zu erkennen

dann könnte kein Experiment, das wir machen könnten, ihm das Gegenteil beweisen. Aber es gibt auch kein Experiment, das wir machen könnten, das ihm recht geben könnte, also bringt uns das, was Theorien angeht, nicht sehr weit.

Jetzt das tl;dr-Zeug:

Physik ist ein Prozess, bei dem Theorien aufgestellt werden, um das Universum zu beschreiben, diese Theorien zu verwenden, um Vorhersagen zu treffen, und dann Experimente durchführen, um zu sehen, ob Ihre Vorhersagen richtig sind. Wenn zwei Theorien genau die gleichen Vorhersagen machen, gibt es keine Möglichkeit, zwischen ihnen zu unterscheiden, in diesem Fall neigen Physiker (als bodenständiger Haufen) dazu, die einfachste Theorie zu wählen.

Die derzeit allgemein anerkannte Theorie zur Beschreibung des Universums im großen Maßstab ist die Allgemeine Relativitätstheorie. Dieser beschreibt das Universum als eine vierdimensionale Mannigfaltigkeit, die mit einer Metrik ausgestattet ist. Wir wissen, dass es mindestens vier Dimensionen geben muss, weil wir vier Zahlen brauchen, z$t$,$x$,$y$Und$z$, um einen Raumzeitpunkt eindeutig zu identifizieren. Die Metrik ist die Gleichung, die uns den Abstand zwischen Punkten angibt.

Es ist wichtig zu beachten, dass es zwar eine zeitähnliche und drei raumähnliche Dimensionen gibt, Sie die Raumzeit jedoch nicht eindeutig in separate Zeit- und Raumteile aufteilen können. Dies liegt daran, dass verschiedene Beobachter sich nicht darüber einig sind, welche Bits Raum und welche Bits Zeit sind. Ein Vektor, der für mich wie eine reine Zeitverschiebung aussieht, kann für einen anderen Beobachter wie eine Kombination aus Zeit- und Raumverschiebung aussehen. Alle Beobachter werden zustimmen, dass es eine Zeitdimension und drei Raumdimensionen gibt, aber sie werden sich nicht alle darüber einig sein, wie diese Dimensionen definiert sind.

Wie auch immer, Sie haben zweifellos gehört, dass die Raumzeit gekrümmt ist, und Sie haben wahrscheinlich die Gummiblattanalogien für die Raumzeit gesehen , daher ist es naheliegend zu fragen, ob es eine fünfte Dimension (vierte räumliche Dimension) gibt, in die sich das Universum krümmen kann. In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist keine zusätzliche Dimension erforderlich, da die Krümmung intrinsisch und nicht extrinsisch ist. Um mehr darüber zu erfahren, was dies bedeutet, könnten Sie sich die Fragen ansehen, in die sich das Universum „ausdehnt“? und Wenn sich das Universum ausdehnt, wohin dehnt es sich aus? .

Daher benötigt GR keine zusätzlichen Dimensionen, um das Universum zu beschreiben, unabhängig davon, ob das Universum offen oder geschlossen ist – aktuelle Anzeichen deuten darauf hin, dass das Universum wahrscheinlich offen ist. Aber es gibt noch einen letzten Punkt zu erwähnen. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist eine lokale Theorie, weil sie die lokale Krümmung mit dem lokalen Spannungs-Energie-Tensor in Beziehung setzt. Sie sagt und kann uns nichts über die globale Topologie des Universums sagen. Das Universum könnte in dem Sinne geschlossen sein, dass man, wenn man weit genug reist, zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt, obwohl in diesem Fall der Maßstab des Universums größer sein muss als alles, was wir im Moment beobachten können, sonst würden wir es wiederholt sehen Muster im CMB. Allerdings erfordert auch diese Art des Verschlusses keine zusätzlichen Abmessungen.

Das Fazit ist also, dass nichts in unseren aktuellen Theorien eine zusätzliche Dimension erfordert und Ihr Cousin eine unnötige zusätzliche Komplikation einführt. Wenn vielleicht eines Tages ein Experiment am LHC zeigt, dass es zusätzliche Dimensionen gibt, sollte Ihr Cousin erwägen, ihn für seinen Nobelpreis abzuschreiben. Bis dahin liegt die Beweislast bei ihm, um zu zeigen, dass seine zusätzliche Dimension erforderlich ist, um das Universum besser zu beschreiben als die, die wir derzeit verwenden.

Ihr 12-jähriger Cousin könnte Recht haben; es ist noch nicht sicher bekannt. Einige bestehende Experimente deuten jedoch darauf hin, dass Ihr Cousin falsch liegt.

Was Sie eine "4D-Kugel" und eine "3D-Kugel" nennen, würde ein Mathematiker eine "3-Kugel" bzw. eine "2-Kugel" nennen, weil mathematisch eine "$n$-sphere " bedeutet etwas, das nur der Oberfläche von an entspricht$n+1$-dimensionale Kugel.

Wenn das Universum die Form einer 3-Kugel hat, sollte es im Prinzip möglich sein, dies zu erkennen, obwohl das beobachtbare Universum vermutlich nicht das gesamte Universum ist, weil die Form des Universums die Krümmung des Raums beeinflusst (oder technisch gesehen, die Krümmung eines räumlichen Raumzeitabschnitts nach mitbewegten Koordinaten ).

Bei einer 2-Kugel (der üblichen Art von Kugel) können Sie feststellen, dass die Kugel nicht flach ist, indem Sie nur Messungen an einem kleinen Teil der Kugel vornehmen. Denn die Fläche der Region innerhalb eines Radius$r$von einem gegebenen Punkt auf der Kugel ist kleiner als$\pi r^2$, können Sie erkennen, dass dieser Bereich kein Teil einer ebenen Fläche sein kann, da die Fläche eines kreisförmigen Teils einer ebenen Fläche gegeben ist durch$A=\pi r^2$. Wenn das Universum die Form einer 3-Kugel hätte, sollte es möglich sein, dies mit ähnlichen Messungen zu erkennen.

Tatsächlich werden Experimente durchgeführt, bei denen Messungen durchgeführt werden, die dabei helfen, die Form des Universums zu bestimmen. Ein solches Experiment ist die Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Laut Daten von WMAP scheint das Universum jedoch flach zu sein, innerhalb einer Fehlerspanne von 0,4 %. Die Daten sehen also nicht so aus, als hätte das Universum die Form einer 3-Sphäre. Es könnte jedoch immer noch möglich sein, dass das Universum die Form einer 3-Sphäre hat, wenn das gesamte Universum ausreichend größer als das beobachtbare Universum ist, um das beobachtbare Universum nur flach erscheinen zu lassen.

Umfassendere Informationen dazu finden Sie im Wikipedia-Artikel Form des Universums .

Dein Cousin hat Recht. Das Universum ist eine 4D-Kugel W = r + Ix + Jy + Kz = [f, V] Das Universum ist definiert durch die Energie W = -vh/2pir + cP, wobei -vh/2pir = -vp = -mv^2, a reelle Zahl potentielle Energie.

Newton fand dies in seiner Gravitationstheorie W=-mGM/r = -vh/2pir = -vp = -mv^2. Newtons Energie ist eine reelle Zahl oder skalare 1-dimensionale Energie. Newton berechnete die potentielle Energie zwischen m und M, als ob sich m nicht bewegte. Tatsache ist, dass ich mich bewege. Die Masse M erzeugt um sich herum ein Geschwindigkeitsfeld mit der Geschwindigkeit v=(GM/r)^0.5 dieses Feld ergibt eine Geschwindigkeit V. Somit hat die Masse m einen Impuls mV und einen Vektor und eine Vektorenergie cmV = cP die Vektorenergie!

Physiker betrachten Energie als Skalar, nicht als Vektor. Das Universum betrachtet und die meisten Größen als eine Kombination aus einem Skalar und drei Vektoren, wodurch eine 4D-Größe namens Quaternion entsteht. William Rowan Hamilton entwickelte 1843 Quaternionen.

Die Vektorenergie ist die sogenannte "Dunkle Energie". Diese Dunkle Energie ist vor aller Augen verborgen. Jedes Materieteilchen, das sich bewegt, m, erzeugt Momentum P und Vektorenergie cP!

Die Energie des Universums ist also W = -vh/2pir + cP = [-vh/2pir, cP] 4D-Menge.

Die Physik hat auch keine 4D-Ableitung, ich habe eine X = d/dr + Del erfunden, die Kombination aus Hamiltons Vektorableitung Del und einer echten skalaren Ableitung d/dr=d/cdt.

Damit können wir die wirklichen Kräfte finden und auch sie sind vierdimensional;

Kraft = die erste Ableitung der Energie WF = XW = [d/dr, Del] {-vh/2pir, cP] = [vp/r - cDel.P, cdP/dr + Del -vh/2pir + cDelxP] F = [vp/r - cp/r cos(P), -1P cp/r + 1R vp/r + 1L cp/r sin(P)]

F = cp/r[ v/c -cos(P), -1P + 1R v/c + 1L sin(P)]

cp/r = cp/ct = p/t = mv/t = ma, Newtons berühmtes F = ma.

Das Quaternion hat eine skalare Kraft cp =ma( v/c -cos(P)) der erste Term ma(v/c) ist die Gravitationszentripetal(cp)-Kraft, die das Zentrum sucht, eine skalare Kraft. Das ist die Kraft, die die Erde zur Sonne hinzieht. Der zweite Term cf=ma cos(P) ist die Zentrifugalkraft (fliehendes Zentrum) ist die Kraft, die die Erde davon abhält, in die Sonne zu fallen. Wenn die beiden Kräfte gleich sind, ist die Erdumlaufbahn stabil und dies wird Kontinuitätsbedingung genannt. Dies ist auch die Erklärung für die Rotverschiebung. Die Rotverschiebung ist der Zustand v/c bei stabiler Umlaufbahn.

Die Vektorkraft besteht aus drei Vektoren: -1P cp/r ist die Tangentenkraft; 1R vp/r ist der Gradient und 1L cp/r sin(P) ist die Zirkulations- oder Lockenkraft. Auch hier ist Ihr Cousin das 4-D-Universum.

Ein anderer Befund ist möglich: Das Universum ist stabil, wenn die erste Ableitung Null ist.

diese Null ist möglich, wenn F = ma{v/c -cos(P), -1P + 1R v/c + 1L sin(P)] =0.

Diese Kraft ist null, wenn das Quaternion null ist, was bedeutet, dass der Vektor null und der Skalar null ist. Dies geschieht, wenn cDelxP= cpsin(P)=0, was bedeutet, dass 1P parallel zu 1R und coa(P)=1 ist. Dann ist die Quaternion null, wenn v/c=1 oder v=c ! Die Randbedingung ist, wenn die Geschwindigkeit Lichtgeschwindigkeit ist. das Unversum ist bei v=c begrenzt und das ist die

Max. Energie W = -vp + cp = cp + cP = mc^2[-1,1P]

Meine Schätzung der Mindestgröße beträgt 155E24 Meter und Masse 2E53kg und Leistung 3645E49 Watt.

Das Universum ist größer, wenn nicht das Maximum c^2= GM/r erreicht ist.

Ihr Cousin hat Recht, das Universum ist eine 4-D-Sphäre.

Einsteins Raumzeit ist kein 4D-Universum, Einstein und Minkowski könnten als komplexes 2D-Universum bezeichnet werden (x + y _+ z + + Ir). Dies sind 3 Skalare und 1 Vektor gleich einem Skalar und 1 VEKTOR i. DIES IST KEIN 4D-UNIVERSUM.