Mehr Werkzeuge zu haben hilft; Die richtigen Werkzeuge zu haben ist besser. Die Verwendung mehrerer Dimensionen kann schwierige Probleme vereinfachen – nicht nur in der Science-Fiction, sondern auch in der Physik – und widersprüchliche Theorien miteinander verbinden.
Zum Beispiel erklärt Einsteins allgemeine Relativitätstheorie – die in dem Gewebe der Raumzeit liegt, das durch planetarische oder andere massive Objekte verzerrt wird –, wie die Schwerkraft in den meisten Fällen funktioniert. Die Theorie bricht jedoch unter extremen Bedingungen zusammen, wie sie in Schwarzen Löchern und kosmischen Ursuppen herrschen.
Ein als Superstring-Theorie bekannter Ansatz könnte eine andere Dimension nutzen, um Einsteins Theorie mit der Quantenmechanik zu verbinden und viele dieser Probleme zu lösen. Aber es fehlten die notwendigen Beweise, um diesen Vorschlag zu stützen.
Jetzt erforscht ein Forscherteam unter der Leitung der Universität Kyoto den „de Sitter-Raum“, um eine höhere Dimension anzurufen, um die Schwerkraft im expandierenden frühen Universum zu erklären. Sie haben eine konkrete Methode entwickelt, um Korrelationsfunktionen zwischen Schwankungen im expandierenden Universum zu berechnen, indem sie sich Holographie zunutze machen.
„Wir haben festgestellt, dass unsere Methode im Umgang mit der Quantengravitation allgemeiner als erwartet angewendet werden kann“, sagt Yasuaki Hikida vom Yukawa Institute for Theoretical Physics.
Die theoretischen Modelle des niederländischen Astronomen Willem de Sitter beschreiben den Raum auf eine Weise, die zu Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie passt, indem die positive kosmologische Konstante für die Expansion des Universums verantwortlich ist.
Ausgehend von bestehenden Methoden zur Handhabung der Schwerkraft im Anti-de-Sitter-Raum formte Hikidas Team sie um, um an der Erweiterung des de-Sitter-Raums zu arbeiten, um genauer zu berücksichtigen, was bereits über das Universum bekannt ist.
„Wir erweitern jetzt unsere Analyse, um kosmologische Entropie- und Quantengravitationseffekte zu untersuchen“, fügt Hikida hinzu.
Obwohl die Berechnungen des Teams nur ein dreidimensionales Universum als Testfall betrachteten, kann die Analyse leicht auf ein vierdimensionales Universum erweitert werden, was die Extraktion von Informationen aus unserer realen Welt ermöglicht.
„Unser Ansatz trägt möglicherweise zur Validierung der Superstring-Theorie bei und ermöglicht praktische Berechnungen über die subtilen Veränderungen, die sich über das Gewebe unseres frühen Universums ausbreiteten.“
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Briefe zur körperlichen Überprüfung.
Mehr Informationen:
Heng-Yu Chen et al, Dreidimensionale de Sitter-Holographie und Massenkorrelatoren zu später Zeit, Briefe zur körperlichen Überprüfung (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.061601