Unsere gesamte Lebenswirklichkeit spielt sich in einem dreidimensionalen Universum ab, daher ist es natürlich schwer, sich ein Universum mit nur zwei Dimensionen vorzustellen. Doch neuen Berechnungen zufolge könnte auch ein zweidimensionales Universum Leben beherbergen.
Die neue Arbeit stammt von dem Physiker James Scargill von der Universität von Kalifornien in Davis, der das anthropische Prinzip testen wollte – die philosophische Idee, dass Universen nicht existieren können, wenn es darin kein Leben gibt, das sie beobachten könnte.
Insbesondere untersucht Scargill die Idee des Lebens in 2+1 Dimensionen, wobei +1 die Dimension der Zeit ist. Er schlägt vor, dass wir sowohl die Physik als auch die Philosophie des Lebens außerhalb der 3+1 Dimensionen, an die wir gewöhnt sind, überdenken müssen.
„Es gibt zwei Hauptargumente, die gegen die Möglichkeit von Leben in 2+1 Dimensionen vorgebracht werden: das Fehlen einer lokalen Gravitationskraft und einer Newtonschen Grenze in der allgemeinen Relativitätstheorie in 3D und die Behauptung, dass die Beschränkung auf eine ebene Topologie bedeutet, dass die Möglichkeiten für die Existenz von Leben ‚zu einfach‘ sind“, schreibt Scargill in seinem Papier.
Die Berechnungen, die Scargill durchführt, sind erwartungsgemäß anspruchsvoll, aber er zeigt theoretisch, dass ein skalares Gravitationsfeld tatsächlich in zwei Dimensionen existieren könnte, was die Gravitation und damit die Kosmologie in einem 2D-Universum ermöglicht.
Dann geht er zu einem weiteren wichtigen Punkt über – damit Leben entstehen kann, muss ein gewisses Maß an Komplexität vorhanden sein, das in diesem Fall durch neuronale Netzwerke symbolisiert werden kann. Unsere hochkomplexen Gehirne sind dreidimensional, und man könnte meinen, dass ein neuronales Netz nicht in nur zwei Dimensionen funktionieren kann.
Aber Scargill zeigt, dass bestimmte Arten von flächigen, zweidimensionalen Graphen die gleichen Eigenschaften haben wie biologische neuronale Netze, die wir im Leben finden. Solche Graphen können auch auf eine Art und Weise kombiniert werden, die der modularen Funktion neuronaler Netze ähnelt, und weisen sogar die so genannten „Small-World“-Eigenschaften auf, bei denen ein komplexes Netz in wenigen Schritten durchquert werden kann.
Nach der von Scargill dargelegten Physik könnten also 2D-Universen Leben beherbergen. Das bedeutet nicht, dass es sie gibt, aber die Arbeit zeigt, dass zwei der stärksten Argumente, die gegen 2+1-Universen sprechen, ernsthaft überdacht werden müssen.
Sowohl Scargills Arbeit noch nicht von Fachleuten begutachtet wurde, wurde sie von der MIT Technology Review bewertet: „Die Arbeit untergräbt das anthropische Argument für Kosmologen und Philosophen, die einen anderen Grund dafür finden müssen, warum das Universum die Form annimmt, die es hat.“
Wenn Sie sich nur schwer mit der Vorstellung anfreunden können, in einer zweidimensionalen Welt zu leben, sollten Sie den Gedanken in Betracht ziehen, dass wir uns bereits in einer solchen befinden könnten. Frühere Forschungen haben die Hypothese aufgestellt, dass wir tatsächlich in einem riesigen Hologramm leben und uns vorgegaukelt wird, dass wir in drei Dimensionen (plus Zeit) existieren.
Da wir keine Maschinen zur Verfügung haben, die das Universum durchqueren können, mag eine solche Arbeit sehr theoretisch erscheinen, aber Scargills Überlegungen eröffnen einige interessante Wege für die künftige Forschung – nicht zuletzt, ob wir eines Tages in der Lage sein werden, ein 2D-Universum zu simulieren, vielleicht durch die Feinheiten des Quantencomputers.
„Insbesondere wäre es interessant zu untersuchen, ob es noch andere Hindernisse für das Leben gibt, die bisher übersehen wurden, und weiter nach nicht-anthropischen Erklärungen für die Dimensionalität der Raumzeit zu suchen“, schreibt Scargill.
Die Arbeit kann auf dem Preprint-Server arXiv.org gelesen werden.