¿Cómo asignamos longitud a las dimensiones en la teoría de cuerdas?

Mi comprensión actual de las variaciones de la teoría de cuerdas incluye la oración "la teoría de cuerdas necesita (al menos) 6 dimensiones espaciales adicionales para funcionar, pero debido a que nuestro universo observable consta de 3 espaciales, podríamos suponer que son muy pequeñas".

Ahora, cuando tratamos con nuestras 4 dimensiones ordinarias, no las consideramos como finitas, no te vas a quedar sin espacio a medida que avanzas en el espacio. (Sé que esto podría ser paradójico si el universo realmente tiene un borde, pero no lo sabemos). Entonces, ¿cómo asignamos longitud a esas dimensiones "extra"? Sé que los objetos tienen longitudes en sus dimensiones, pero ¿la tiene el propio tejido del espacio-tiempo? ¿Es esto consistente con la teoría de la relatividad de Einstein?

una pregunta más apareció en mi cabeza

Acerca de considerarlos como pequeños, ¿no podrían ser tan infinitos como los otros tres, pero debido a que todo lo que conocemos actualmente es, como máximo, 3D, no tenemos idea de lo que podría estar sucediendo en otras dimensiones espaciales? ¿O estamos de alguna manera seguros de que no existen más de ellos?

bueno este es el ultimo

En la medida de nuestro conocimiento, ¿podría el universo contener más dimensiones que tienen muy poco que ver con el espacio o el tiempo? En caso afirmativo, ¿todavía tenemos que considerar esas dimensiones adicionales como espaciales?

La respuesta ondulada que he escuchado es que básicamente tiene que ser la longitud de Planck, ya que no hay otra longitud que sea "especial". Tal vez un teórico de cuerdas podría dar una discusión más rigurosa.
Lectura interesante: arxiv.org/abs/gr-qc/0403053v4

Respuestas (1)

Déjame cambiar un poco el orden de tus preguntas:

Acerca de considerarlos como pequeños, ¿no podrían ser tan infinitos como los otros tres, pero debido a que todo lo que conocemos actualmente es, como mucho, 3D, no tenemos idea de lo que podría estar sucediendo en otras dimensiones espaciales?

La existencia de dimensiones adicionales afecta la física que vemos en nuestro mundo de 3+1 dimensiones, y no tenemos evidencia experimental de tales dimensiones infinitas. Sin embargo, si las dimensiones adicionales son lo suficientemente pequeñas, no podremos detectarlas con los experimentos actuales.

Debo señalar que hay teorías de grandes dimensiones adicionales, donde el modelo estándar se encuentra y se restringe a un subespacio de 1+3 dimensiones (más precisamente, una brana), pero incluso entonces la gravedad aún se propagaría en estas grandes dimensiones adicionales y alteraría el física que observamos.

Entonces, ¿cómo asignamos longitud a esas dimensiones "extra"?

Dado que no se observan grandes dimensiones adicionales, se compactan las dimensiones adicionales. Como ejemplo más simple, una sola dimensión adicional podría enrollarse como un círculo, que tiene una longitud característica dada por el radio R . En la mayoría de los escenarios, esta longitud sería del orden de la longitud de Planck. En general, para obtener modelos más cercanos al modelo estándar, las dimensiones adicionales se compactan en geometrías más complicadas (variedades de Calabi-Yau).

En la medida de nuestro conocimiento, ¿podría el universo contener más dimensiones que tienen muy poco que ver con el espacio o el tiempo? En caso afirmativo, ¿todavía tenemos que considerar esas dimensiones adicionales como espaciales?

No creo que esto tenga mucho sentido. ¿Desea agregar dimensiones, que entonces NO son dimensiones? Así que al final estás preguntando por la consecuencia de algo que no has definido. Para agregar a esto, las dimensiones de la teoría de cuerdas no son solo algo que agregas a mano como quieras. Se requieren para la consistencia de la teoría.

Acerca de las dimensiones circulares, realmente no puedo envolver mi cabeza alrededor de ellas, porque no estoy seguro exactamente cómo el tejido del espacio-tiempo se asocia con las dimensiones, como, ¿qué le sucede a esa dimensión circular cuando se acerca a un agujero negro? ¿Están sus puntos definidos en coordenadas polares? (Y sí, en la última pregunta tienes razón, no tiene mucho sentido, no sé en qué estaba pensando.)
@ErfanAbedi Creo que podrías estar pensando demasiado en las dimensiones adicionales. Inicialmente, todas las dimensiones espaciales están en igualdad de condiciones, y solo elegimos una topología compacta para algunas y no compacta para 3 dimensiones espaciales de acuerdo con lo que observamos. Para una dimensión envuelta como un círculo, podemos definir una coordenada en un intervalo con los puntos finales identificados.