¿El Universo como una esfera de cuatro dimensiones?

La respuesta simple es que tu prima podría tener razón. Si su teoría es que:

1. la escala de la esfera es mucho mayor que el universo observable

2. no hay forma de detectar la cuarta dimensión (espacial)

entonces ningún experimento que podamos hacer podría probar que está equivocado. Pero tampoco hay ningún experimento que podamos hacer que pueda probar que tiene razón, así que, según las teorías, no nos lleva muy lejos.

Ahora las cosas de tl; dr:

La física es un proceso de construcción de teorías para describir el universo, usando esas teorías para hacer predicciones y luego haciendo los experimentos para ver si tus predicciones son correctas. Si dos teorías hacen exactamente las mismas predicciones, no hay forma de distinguirlas, en cuyo caso los físicos (siendo un grupo con los pies en la tierra) tienden a elegir la teoría más simple.

Por el momento, la teoría generalmente aceptada para describir el universo a gran escala es la relatividad general. Esto describe el universo como una variedad de cuatro dimensiones equipada con una métrica. Sabemos que debe haber al menos cuatro dimensiones porque necesitamos cuatro números, por ejemplo$t$,$x$,$y$y$z$, para identificar de forma única un punto de espacio-tiempo. La métrica es la ecuación que nos dice la distancia entre puntos.

Es importante tener en cuenta que si bien hay una dimensión temporal y tres espaciales, no se puede dividir el espacio-tiempo de forma única en partes separadas de tiempo y espacio. Esto se debe a que diferentes observadores no estarán de acuerdo sobre qué bits son espacio y qué bits son tiempo. Un vector que a mí me parece puramente un desplazamiento de tiempo puede parecerle a otro observador una combinación de un desplazamiento de tiempo y espacio. Todos los observadores estarán de acuerdo en que hay una dimensión de tiempo y tres dimensiones de espacio, pero no todos estarán de acuerdo en cómo se definen esas dimensiones.

De todos modos, sin duda has oído que el espacio-tiempo es curvo, y probablemente hayas visto las analogías de la hoja de goma para el espacio-tiempo , por lo que es natural preguntar si existe una quinta dimensión (cuarta dimensión espacial) para que el universo se curve. En la relatividad general no se requiere ninguna dimensión adicional porque la curvatura es intrínseca, no extrínseca. Para obtener más información sobre lo que esto significa, es posible que le interese ver las preguntas ¿ En qué se está "expandiendo" el universo? y Si el universo se está expandiendo, ¿en qué se está expandiendo? .

Entonces GR no requiere dimensiones adicionales para describir el universo, independientemente de si el universo está abierto o cerrado ; las indicaciones actuales son que el universo probablemente esté abierto. Pero hay un último punto a mencionar. La Relatividad General es una teoría local porque relaciona la curvatura local con el tensor de tensión-energía local. No nos dice ni puede decirnos nada sobre la topología global del universo. El universo podría estar cerrado en el sentido de que si viajas lo suficientemente lejos regresas a tu punto de partida, aunque si este es el caso, la escala del universo debe ser más grande que cualquier cosa que podamos observar en este momento, de lo contrario estaríamos viendo repetido. patrones en el CMB. Sin embargo, este tipo de cierre tampoco requiere dimensiones adicionales.

Entonces, la conclusión es que nada en nuestras teorías actuales requiere que haya una dimensión adicional y su primo está introduciendo una complicación adicional innecesaria. Si tal vez un día un experimento en el LHC revela que existen dimensiones adicionales, su primo debería considerar cancelar su premio Nobel. Hasta entonces, la carga de la prueba recae en él para demostrar que se requiere su dimensión extra para dar una mejor descripción del universo que la que estamos usando actualmente.

Su primo de 12 años podría tener razón; aún no se sabe con certeza. Sin embargo, algunos experimentos existentes apuntan en la dirección de que su primo está equivocado.

Lo que llamas una "esfera 4D" y una "esfera 3D", un matemático lo llamaría una "esfera 3" o una "esfera 2", respectivamente, porque matemáticamente un "$n$-esfera "significa algo que es equivalente a solo la superficie de un$n+1$-bola dimensional.

Si el universo tiene la forma de una esfera de 3, en principio debería ser posible detectar eso, aunque el universo observable presumiblemente no es el universo completo, porque la forma del universo afecta la curvatura del espacio (o técnicamente, la curvatura de una sección espacial del espacio-tiempo de acuerdo con coordenadas commóviles ).

En una esfera de 2 (el tipo habitual de esfera), puedes saber que la esfera no es plana simplemente tomando medidas en una pequeña porción de la esfera. Como el área de la región dentro de un radio$r$desde un punto dado de la esfera es menor que$\pi r^2$, puedes decir que esa región no puede ser parte de una superficie plana, porque el área de una parte circular de una superficie plana está dada por$A=\pi r^2$. Si el universo tuviera la forma de 3 esferas, debería ser posible detectarlo, utilizando tipos de medidas similares.

De hecho, se están realizando experimentos que toman medidas que ayudan a determinar cuál es la forma del universo. Uno de estos experimentos es la sonda de anisotropía de microondas de Wilkinson (WMAP). Sin embargo, según los datos de WMAP, el universo parece ser plano, con un margen de error del 0,4 %. Entonces, los datos no se ven como si el universo tuviera la forma de 3 esferas. Sin embargo, aún podría ser posible que el universo tenga la forma de una esfera de 3, si todo el universo es lo suficientemente más grande que el universo observable para hacer que el universo observable parezca plano.

Para obtener información mucho más completa sobre esto, consulte el artículo de Wikipedia La forma del universo .

Tu primo tiene razón. El Universo es una esfera 4D W = r + Ix + Jy + Kz = [f, V] El universo está definido por la energía W = -vh/2pir + cP donde -vh/2pir = -vp = -mv^2, a energía potencial del número real.

Newton encontró esto en su teoría de la Gravedad W=-mGM/r = -vh/2pir = -vp = - mv^2. La energía de Newton es un número real o energía escalar de 1 dimensión. Newton calculó la energía potencial entre m y M como si m no se moviera. El hecho es que m se está moviendo. La masa M crea un campo de velocidad a su alrededor con velocidad v=(GM/r)^0.5 este campo da una velocidad ma V. Por lo tanto, la masa m tiene un Momento mV y un vector y un vector de energía cmV = cP ¡el vector de energía!

Los físicos consideran la energía un escalar, no un vector. El universo considera y la mayoría de las cantidades son una combinación de un escalar y tres vectores, creando así una cantidad 4d llamada Quaternion. William Rowan Hamilton desarrolló Quaternions en 1843.

El vector de energía es la llamada "Energía Oscura". Esta Energía Oscura está oculta a plena vista. Cada partícula de materia que se mueve, m, crea Momentum P y Vector de energía cP!

Entonces la energía del Universo es W = -vh/2pir + cP = [-vh/2pir, cP] cantidad 4D.

La física tampoco tiene una Derivada 4D, inventé una X = d/dr + Del, la combinación de la Derivada Vectorial Del de Hamilton y una derivada escalar real d/dr=d/cdt.

Con esto podemos encontrar las fuerzas reales y ellas también son de cuatro dimensiones;

Fuerza = la primera derivada de la energía WF = XW = [d/dr, Del] {-vh/2pir, cP] = [vp/r - cDel.P, cdP/dr + Del -vh/2pir + cDelxP] F = [vp/r - cp/r cos(P), -1P cp/r + 1R vp/r + 1L cp/r sen(P)]

F = cp/r[ v/c -cos(P), -1P + 1R v/c + 1L sen(P)]

El cp/r = cp/ct = p/t =mv/t = ma, el famoso F = ma de Newton.

El cuaternión tiene una fuerza escalar cp =ma( v/c -cos(P)) el primer término ma(v/c) es la fuerza centrípeta gravitatoria (cp) el centro que busca la fuerza escalar. Esta es la fuerza que atrae a la tierra hacia el sol. El segundo término cf=ma cos(P) es la fuerza centrífuga (que huye del centro) es la fuerza que evita que la tierra caiga sobre el sol. Cuando las dos fuerzas son iguales la órbita terrestre es estable y esto se llama Condición de Continuidad. Esta es también la explicación del desplazamiento hacia el rojo. El corrimiento al rojo es la condición v/c cuando la órbita es estable.

El vector fuerza es tres vectores: -1P cp/r es la fuerza tangente; 1R vp/r es el Gradiente y 1L cp/r sin(P) es la fuerza de circulación o rotacional. Aquí nuevamente tu primo es el universo 4D.

otro hallazgo es posible, El Universo es estable si la primera derivada es cero.

este cero es posible cuando F = ma{v/c -cos(P), -1P + 1R v/c + 1L sin(P)] =0.

Esta fuerza es cero cuando el cuaternión es cero, lo que significa que el vector es cero y el escalar es cero. Esto sucede cuando cDelxP= cpsin(P)=0, lo que significa que 1P es paralelo a 1R y coa(P)=1. ¡Entonces el cuaternión es cero cuando v/c=1 o v=c! La condición de frontera es cuando la velocidad es la velocidad de la luz. el Universo está acotado en v=c y este es el

Energía máxima W = -vp + cp = cp + cP = mc^2[-1,1P]

Mi estimación del tamaño mínimo es 155E24 metros y Masa 2E53kg y Potencia 3645E49 vatios.

El universo es más grande cuando no está en Máximo c^2= GM/r.

Tu prima tiene razón el Universo es esfera 4D.

El espacio-tiempo de Einstein no es un universo 4D, Einstein y Minkowski podrían llamarse un universo complejo 2D (x + y _+ z + + Ir) esto es 3 escalares y 1 vector igual a un escalar y 1 VECTOR i. ESTE NO ES UN UNIVERSO 4D.