Чому у Всесвіті лише один вимір часу: вчені знайшли несподіване пояснення

Чому наш Всесвіт має три просторові виміри, але лише один часовий? Фізики запропонували нову математичну теорію, яка може пояснити цю особливість. За результатами моделювання, знайома нам структура простору й часу може природним чином виникати з найдрібніших геометричних елементів.

Про це повідомляє ScienceAlert із посиланням на дослідження, опубліковане на платформі arXiv. Робота поки не пройшла наукового рецензування.

Чому у Всесвіті лише один часовий вимір

Понад століття тому математик Герман Мінковський запропонував розглядати простір і час як єдину чотиривимірну структуру. Згодом цю ідею використав Альберт Ейнштейн у теорії відносності.

Однак питання, чому Всесвіт має саме три виміри простору та один вимір часу, досі залишається відкритим.

Троє фізиків із Белградського університету створили математичну модель, у якій простір-час складається з крихітних геометричних елементів, схожих на деталі конструктора.

Для цього вони використали чотиривимірні симплекси — складні аналоги трикутників і пірамід. Найменші елементи моделі відповідали планківському масштабу — приблизно 10⁻³⁵ метра.

Дослідники перевірили три конфігурації, кожна з яких містила близько 100 тисяч таких елементів. Загалом вони виконали понад 20 мільярдів математичних оцінок.

Що показало моделювання

За певних умов приблизно у 85% випадків виникала структура з трьома просторовими та одним часовим виміром — така, як у нашому Всесвіті.

Однак результати були різними:

• У 6% випадків утворювалася структура з чотирма просторовими вимірами без часу.

• Приблизно у 8% — із двома просторовими та двома часовими вимірами.

Несподіваним стало те, що для появи одного часового виміру в моделі було достатньо елементів, які спочатку описували лише просторові відстані.

Це може свідчити, що час виникає як властивість самої геометрії, а не обов'язково існує від самого початку.

Водночас загальна форма змодельованого Всесвіту майже не впливала на результати.

Чи вдалося вченим розгадати загадку

Попри цікаві висновки, дослідження поки не доводить, чому реальний Всесвіт має саме таку кількість вимірів.

Модель є спрощеною та не враховує всіх фізичних законів. До того ж за інших початкових умов вона могла створювати структури з кількома часовими вимірами.

Проте результати відкривають новий напрям досліджень: можливо, простір і час виникають із квантової геометрії, а не є фундаментальними властивостями Всесвіту.