Диоген Лаерций (началото на III век.): "Най-накрая, някои философи наричат ​​физиците да проучи естеството на други - етика, за спорят за морал, на трето място - диалектика заплетени речи за физика, етика и диалектика са трите части. философия, физика ни учи за света и всичко, което тя съдържа, етика - на живота и качествата на човека; диалектика е загрижен за плюсовете и физика и етика ".

триизмерното пространство

ЗАЩО пространство има три измерения?

От гледната точка, въпросът за: "Защо пространство има три измерения?" Това може да бъде разбрано по два по същество различни начини.

Първо, можете да се опитаме да обясним на триизмерното пространство на базата на свойствата на материалния свят, дълбоко в рамките на определена основна теория. В съществуващите физически теории на триизмерността на пространство се приема като отправна предположение, постулат.

Второто значение, които могат да бъдат вградени в този въпрос може да се изясни, както следва: ". Защо физиците смятат, че пространството има три измерения"

Исторически погледнато, това е Имануел Кант - един от великите философи - принадлежи към една наистина нова идея по въпроса за измерение на пространството. В представа за размера на Кант за първи път е свързан с конкретното физическо закона (закон на Нютон за гравитацията) и са участвали в една от най-известните идеологически сблъсъци в историята на физиката - съперничество понятия за абсолютно и относително пространство.

Първият от тях се предполага, че пространството е нещо абсолютно, дадена, нещо подобно на последния етап, на които се играе физически явления, но това не зависи от самите тези явления. Идеята за относителността на пространството означава, че пространствени отношения - това са само някои отношения на физически тела помежду си. Кант пише: "Ако пространството и може да се оприличи на сцена, на сцената се създава в хода на играта, създадена от природни явления, взаимодействието между обекти и същества, независимо от взаимодействия, които сцена дори не могат да мислят .." [1], [4].

Кант оправдава комуникации пространство измерение на правото на сила, както следва: пространство е редът, редът в съвкупност от органи, пространство - отношението на органи. Въпреки това, самите тези отношения се проявяват в силите, които действат между органите: "Лесно е да се докаже, че няма да има място и няма разширение, ако веществото има много малко енергия, за да работи извън Защото без тази сила, че няма връзка, няма връзка - няма ред, а .. най-накрая, без ред няма място. ".

Освен Кант хипотезата, че "три размерност случи, вероятно, че веществото, съществуващи в света действат върху друга, така че самото действие е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието" (на други сили в зоната на взаимодействие Кант не са известни).

Концепцията за абсолютна пространство спечели (макар и не изцяло) в Нютоновата механика и физика управлява до началото на ХХ век, когато общата теория на относителността на Айнщайн спечели (макар и отново не всички) на идеята за относителността на пространството.

По този начин, не самото пространство, като специално физическа природа, в природата. С релативистичната гледна точка на концепцията за "пространство" изразява само съвкупност от отношения в движението и взаимодействието на реални физически обекти. Вакуумът не може да се дефинира като интервал. Вакуумът между виртуалните частици имат отношения на взаимодействие, няма връзка, няма ред, и следователно няма пространство връзка с определен размер. Размерът на пространството се появява в взаимодействията на реални обекти в техните взаимоотношения. След това е очевидно, че взаимодействието в три независими направления на нещо, а не на взаимодействието в Н - независими посоки.

Хипотеза Кант разработената впоследствие P. Ehrenfest в статията "Как в основните закони на физиката изглежда, че пространството има три измерения?" [2], и показва, че само в пространството на трите измерения са възможни стабилни структури - планетни системи, атома, и т.н. Работа Ehrenfest съответства точно на втория въпрос за значението на размера на пространството. Ние показваме в тази статия как може да оправдае триизмерно пространство въз основа на по-дълбоки свойства на материалния свят.

В съвременната наука, най-дълбоката физична теория на пространството и времето дава общата теория на относителността, Айнщайн е създал. Тъй като измерение - един от най-фундаменталните свойства на пространство-времето, не е възможно да се помисли сериозно измерение на проблема е неговата връзка с общата теория на относителността. И от общата теория на относителността предполага съществуването в природата на такива екзотични обекти като черните дупки.

Оказва се, че се наблюдава триизмерно физическо пространство е пряко свързана с образуването на черни дупки. Ние показваме, че е възможно да се отговори в рамките на модела Гион [3] на въпроса: "защо видимо пространство е три измерения?". При разглеждането на този въпрос, ние използваме на резултатите, получени по време П. Еренфест.

Ehrenfest счита "физика" в наш тримерно пространство U п. Законът на взаимодействието с централната точка да подава (подобно на триизмерна случая) от диференциално уравнение на Поасон в Н е и за потенциала дефиниране това взаимодействие.

Основните физични закони на взаимодействие са дадени в вариационен форма. В Лагранж за най-простия случай на безтегловни скаларно поле й (т, х 1. х 2. ..., хп) е дадено.

Това Лагранж води до уравнението на Поасон, а оттам и до буква й на полето център

lnR когато п = 2). Размерът на пространството се вземат предвид при (1) само под формата на условия на набор от ценности, които могат да вземат индекс к. B 3 + 1 двумерен случай к = 1, 2, 3. По този начин, (1) позволява да се получи съответната част на физиката в пространството на произволен размер. Поасон уравнение само математически еквивалентна на споменатата Лагранж (естествен обобщение на други полета).

В случай на сферично симетричен Н е и в уравнението на Поасон или Гаусово закон за интензивността на полето следва израза за потенциалната енергия

където М, М - маса на органи, к - постоянно взаимодействие на N - тримерно пространство. С конвенционален константа G Нютон е чрез омрежване потенциал за 3 тримерно пространство и съответстващ на N - тримерно пространство. Тогава за гравитационно взаимодействие фотони експресия (2), (3) и (4) е под формата (с, като се вземе предвид факта, че е необходимо вместо маси М и М да замести P / C,

Pot Е = - к Р2 R / C 2 (п-2) R п - 2 = - к ал 2 / C 2 (п-2) R 2 R п - 2 ................ (2 ')

E пот = к Р2 R lnR / C 2 = к 2 ал lnR / в две R 2 ................ (3 ')

E пот = к Р2 R R / C 2 = к ал 2 / C 2 R ................ (4)

където в - скоростта на светлината, Z - Планк постоянна. Пълният система потенциалната енергия влиза и центробежна енергия Geon P JC = N форма в / R, която, обаче, не зависи от размера на пространството, както и не зависи от размера на формата на кинетична енергия "намалява" фотон E = с P ' , където Р '= Р / 2. От друга страна, центробежната енергия играе роля само в третия сближаване, така нататък ние няма да го вземе предвид в израза за общата енергия на Гион в U п пространства (с цел опростяване на графиките). Формулите за общата енергия в пространствата U п GEON ще изглеждат (при условие, че (к = C = Z = 1).

E (R) = (1 - 2 / (п-2) R п - 1) / 2R; ...... п 3 ............ аз .. (5)

E (R) = (1 + 2 lnR / R) / 2R; ...... п = 2 ............ (6).

Трябва да отбележим, че за строителство на енергия от максималната точка на Geon R е характерна точка лежи в енергията Е = пл 19 октомври GeV. Той е тук, че започва "падне" на фотони на гравитиращи "център" и формирането на черната дупка Планк.

Графично като общата енергия Geon E (R) в помещения с размери 1,2,3,4,5. п в съответствие с уравнения (5) и (6), (7) (sm.fig.1).

От фигура 1 се вижда, че максимуми на криви E (R) в пространствата U 1, U 2, U 4, U 5, ..., U п са над максимума на кривата на E (R) в U 3. Това означава, че образуването на черно Планк дупки, от енергийна гледна точка на, най-благоприятно в U 3. се види от Фигура 1, че черните дупки Планк може да се образува в пространството на други размери (с изключение на U 1), но минималното фотонна енергия, необходимо за образуване на черни дупки Планк е присъщи 3 тримерно пространство. Може би това е вярно и за общата енергийна стойност на всички други взаимодействия в областта на централните сили.

Ако започнем от принципа, че всяко физическо система се стреми да реализира в най-ниската енергийна държавата, е съвсем очевидно, че поради механизма на образуване на черни дупки Планк в Н - тримерни пространства, изборът на триизмерното пространство на всички други функции в образуването на наблюдаваните Metagalaxy беше предрешен.

В действителност, в съответствие със съвременните концепции, наблюдавания Metagalaxy възникнал преди 13,7 милиарда години от единствено число "точки", с размер от 10 -. 33 cm, което е в съответствие с предишни резултати ни Metagalaxy излезе от "черни дупки" състояния на физическата материя. Следователно неизбежно се наблюдава триизмерното пространство.

Ако ние считаме, че вакуума (най-дълбокото) нивото на Planckian състои от виртуални Планк черни дупки, появата на която също енергично най-изгодната в триизмерното пространство, тримерното пространство е очевиден избор, [5].

Този извод е в противоречие с антропния принцип, който гласи, че ние живеем в един 3-мерно пространство, защото Вселената с други измерения не съществуват наблюдатели или законите на природата са разположени по такъв начин, че Вселената може да бъде разумен живот. Въпреки това, както е показано тук, вселената и с други размери не трябва да се дължи на тяхното енергийно неблагоприятни. Universe с измерение п = 3 обикновено е най-ниското енергийно състояние. Преструктурирането на пространствени отношения, раждането на пространства на измерение п<3 или n>3 ще изисква допълнителни разходи на енергия.

1. Кант, М. мисъл, 1963, том 1

2..Erenfest P. Proc. Амстердам акад. 1917, кн. 20