مدت‌هاست که سوالی چالش‌برانگیز، ذهن فیزیک‌دانان را درگیر کرده است: چرا فضای جهان تنها شامل سه بعد است و تنها یک بعد زمان را شامل می‌شود؟ اکنون، تحقیقات انجام‌شده بر روی یک مدل شبیه‌سازی‌شده از جهان کوانتومی به کشف حیرت‌انگیز و غیرمنتظره‌ای در پاسخ به این معما منتهی شده است. این یافته‌ها در بستر یک مدل گرانش کوانتومی نوآورانه، رویکردی نوین به مفهوم زمان و فضا ارائه می‌دهند.
نخستین ریشه‌های ابعاد زمان در شبیه‌سازی کیهانی
فیزیک‌دانان دانشگاه بلگراد با ارائه نظریه‌ای تازه سعی در تبیین این موضوع دارند که چرا جهان ما فقط یک بعد زمانی دارد. آن‌ها در خلال شبیه‌سازی هندسه‌های کیهانی با استفاده از مثلث‌های مجازی چهاربعدی، به بررسی نحوه ظهور ترکیب شناخته‌شده سه بعد فضایی و یک بعد زمان پرداختند. مدل طراحی‌شده، یک جهان مینیاتوری بر مبنای گرانش کوانتومی بود که از «۴-سیمپلس‌ها» شروع می‌شد؛ اجزای این ساختار از عناصر سه‌بعدی کوچک‌تر تشکیل شده بودند.
طول لبه‌های این قطعات به‌طور تصادفی تعیین شد و حداقل آن در مقیاس طول پلانک (۱۰ به توان منفی ۳۵ متر) قرار گرفت. انواع مختلف توپولوژی، شامل توپ چهار بعدی، کره چهار بعدی و سیمپلس‌های جدا از هم، به همراه لبه‌های «فضا‌گونه» (که شباهت به فواصل فیزیکی دارند) و «زمان‌گونه» (که شبیه به بازه‌های زمانی هستند) مورد مطالعه قرار گرفتند.
نتایج شبیه‌سازی و افق‌های آینده
تقریباً ۸۵ درصد از شبیه‌سازی‌ها، فضا-زمانی با سه بعد فضایی و یک بعد زمان را به نمایش گذاشتند. پیکربندی‌های دیگر شامل ۶ درصد از یک جهان منجمد (چهار بعد فضایی، بدون زمان) و ۸ درصد از جهانی با دو بعد فضایی و دو بعد زمانی بود. نکته کلیدی در اینجا این است که تنها لبه‌های «فضا‌گونه» توانستند به نتیجه مطلوب دست یابند؛ لبه‌های «زمان‌گونه» و یا ترکیبی، ابعاد زمان بیشتری را ایجاد می‌کردند. این امر نشان می‌دهد که لبه‌های فضا‌گونه با طول نامتناسب قادرند شرایط لازم برای ایجاد جهت زمان را فراهم کنند.
علاوه بر این، تاثیر توپولوژی کلی جهان چندان مشهود نبود و این امر فرضیه‌ای را مطرح می‌کند که تفکیک فضا و زمان می‌تواند به‌صورت محلی تعیین شود. مطالعات آینده می‌توانند قوانین فیزیک را به این مدل‌ها اضافه کنند تا درکی عمیق‌تر از «ویژگی نوظهور بودن امضای فضا-زمان از هندسه کوانتومی» حاصل شود. این تحقیق در حال حاضر به‌عنوان پیش‌چاپ در arXiv منتشر شده و منتظر ارزیابی‌های علمی است.
نظرات کاربران