Koko elävä todellisuutemme tapahtuu kolmiulotteisessa maailmankaikkeudessa, joten on luonnollisesti vaikea kuvitella universumia, jossa olisi vain kaksi ulottuvuutta. Uusien laskelmien mukaan 2D-universumi voisi kuitenkin itse asiassa tukea myös elämää.
Uuden artikkelin on laatinut Kalifornian Davisin yliopistossa työskentelevä fyysikko James Scargill, joka halusi testata antrooppista periaatetta – filosofista ajatusta, jonka mukaan maailmankaikkeuksia ei voi olla olemassa, jos niiden sisällä ei ole elämää, joka voisi tarkkailla niitä.
Scargill tutkii erityisesti ajatusta elämästä 2+1 ulottuvuudessa, jossa +1 on ajan ulottuvuus. Hän ehdottaa, että meidän on ehkä ajateltava uudelleen sekä fysiikkaa että filosofiaa, jotka koskevat elämää totuttujen 3+1 ulottuvuuksien ulkopuolella.
”Elämän mahdollisuutta 2+1-ulottuvuuksissa vastaan on esitetty kaksi pääargumenttia: paikallisen gravitaatiovoiman ja newtonilaisen rajan puuttuminen kolmiulotteisesta yleisestä suhteellisuusteoriasta sekä väite, jonka mukaan rajoittuminen tasomaisiin topologioihin merkitsee sitä, että mahdollisuudet ovat ’liian yksinkertaiset’ elämän olemassaololle”, Scargill kirjoittaa artikkelissaan.
Laskelmat, joita Scargill käy läpi, ovat hienostuneita, kuten arvata saattaa, mutta hän osoittaa teoriassa, että skalaarinen painovoimakenttä voisi tosiaan olla olemassa kahdessa ulottuvuudessa, mikä mahdollistaisi painovoiman ja siten kosmologian 2D-universumissa.
Hän jatkaa sitten toiseen tärkeään näkökohtaan – jotta elämä voisi syntyä, tarvitaan tietty monimutkaisuustaso, jota tässä tapauksessa voidaan symboloida hermoverkoilla. Erittäin monimutkaiset aivomme ovat olemassa 3D:ssä, ja voisimme ajatella, ettei hermoverkko voisi toimia vain kahdessa ulottuvuudessa.
Mutta Scargill osoittaa, että tietyntyyppisillä tasomaisilla, kaksiulotteisilla graafeilla on yhteisiä ominaisuuksia elämässä esiintyvien biologisten hermoverkkojen kanssa. Tällaisia graafeja voidaan myös yhdistellä tavoilla, jotka muistuttavat hermoverkkojen modulaarista toimintaa, ja niillä on jopa niin sanottuja small-world-ominaisuuksia, joissa monimutkainen verkko voidaan ylittää pienellä määrällä vaiheita.
Siten Scargillin esittämän fysiikan mukaan kaksiulotteiset maailmankaikkeudet voisivat tukea elämää. Se ei tarkoita, että niitä olisi olemassa, mutta paperi osoittaa, että kaksi vahvinta argumenttia, jotka lentävät 2+1-universumien tieltä, kaipaavat vakavaa uudelleentarkastelua.
Vaikka Scargillin paperia ei ole vielä vertaisarvioitu, MIT Technology Review on arvioinut sitä: ”Työ heikentää antrooppista argumenttia kosmologeille ja filosofeille, joiden on löydettävä toinen syy siihen, miksi maailmankaikkeus on siinä muodossa kuin se on.”
Jos sinun on vaikea saada päähäsi ajatusta siitä, että elämme 2D-maailmassa, harkitse ajatusta siitä, että saatamme jo olla sellaisessa. Aiemmissa tutkimuksissa on esitetty hypoteesi, jonka mukaan elämme itse asiassa jättimäisessä hologrammissa ja meitä huijataan uskomaan, että olemme olemassa kolmessa ulottuvuudessa (ja ajassa).
Koska meillä ei ole käytössämme mitään maailmankaikkeutta kiertäviä koneita, tällainen työ saattaa tuntua äärimmäisen teoreettiselta, mutta Scargillin pohdiskelu avaa mielenkiintoisia väyliä tulevalle tutkimukselle – eikä vähiten sitä, voimmeko jonain päivänä simuloida 2D-universumia, ehkäpä kvanttilaskennan koukeroita hyödyntäen.
”Erityisesti olisi mielenkiintoista selvittää, voisiko elämälle olla muita esteitä, jotka on toistaiseksi jätetty huomiotta, sekä jatkaa ei-antrooppisten selitysten etsimistä aika-avaruuden ulottuvuudelle”, Scargill kirjoittaa.
Paperin voi lukea preprint-palvelimelta arXiv.org.
.