Onze hele levende werkelijkheid speelt zich af in een driedimensionaal heelal, dus het is natuurlijk moeilijk om je een heelal met slechts twee dimensies voor te stellen. Maar volgens nieuwe berekeningen zou ook in een 2D-heelal leven kunnen bestaan.
Het nieuwe artikel is het werk van natuurkundige James Scargill van de universiteit van Californië in Davis, die het antropisch principe wilde testen – het filosofische idee dat heelals niet kunnen bestaan als er geen leven is om ze waar te nemen.
In het bijzonder onderzoekt Scargill het idee van leven in 2+1 dimensies, waarbij +1 de dimensie van tijd is. Hij suggereert dat we misschien zowel de fysica als de filosofie van het leven buiten de 3+1 dimensies waaraan we gewend zijn, moeten heroverwegen.
“Er zijn twee belangrijke argumenten die tegen de mogelijkheid van leven in 2+1 dimensies worden aangevoerd: het ontbreken van een lokale zwaartekracht en een Newtoniaanse limiet in de algemene relativiteit in 3D, en de bewering dat de beperking tot een vlakke topologie betekent dat de mogelijkheden ’te eenvoudig’ zijn om leven te laten bestaan,” schrijft Scargill in zijn artikel.
De berekeningen die Scargill uitvoert zijn, zoals te verwachten, verfijnd, maar hij toont in theorie aan dat een scalair zwaartekrachtsveld inderdaad in twee dimensies zou kunnen bestaan, waardoor zwaartekracht en dus kosmologie in een 2D-universum mogelijk worden.
Hij gaat dan verder met een ander belangrijk punt – om leven te laten ontstaan, moet er een niveau van complexiteit zijn, dat in dit geval kan worden gesymboliseerd met neurale netwerken. Onze zeer complexe hersenen bestaan in 3D, en we zouden kunnen denken dat een neuraal netwerk niet in slechts twee dimensies zou kunnen werken.
Maar Scargill toont aan dat bepaalde soorten vlakke, tweedimensionale grafieken eigenschappen delen met biologische neurale netwerken die we in het leven aantreffen. Dergelijke grafieken kunnen ook worden gecombineerd op manieren die lijken op de modulaire functie van neurale netwerken, en vertonen zelfs eigenschappen die bekend staan als kleine werelden, waarin een complex netwerk in een klein aantal stappen kan worden doorkruist.
Daaruit volgt dat volgens de natuurkunde zoals Scargill die uiteenzet, 2D-universa leven zouden kunnen ondersteunen. Dat wil niet zeggen dat ze bestaan, maar het artikel laat zien dat twee van de sterkste argumenten die tegen 2+1 universa pleiten, nog eens goed tegen het licht gehouden moeten worden.
Hoewel Scargills artikel nog niet aan peer-reviews is onderworpen, is het al wel beoordeeld door de MIT Technology Review: “Het werk ondermijnt het antropische argument voor kosmologen en filosofen, die een andere reden zullen moeten vinden waarom het heelal de vorm heeft die het heeft.
Als je het moeilijk vindt om je hoofd te plaatsen bij het idee dat je in een 2D-wereld leeft, denk dan eens aan de gedachte dat we misschien al in zo’n wereld zijn. Eerder onderzoek heeft de hypothese geopperd dat we in feite in een reusachtig hologram leven en dat we worden voorgespiegeld dat we in drie dimensies (plus tijd) bestaan.
Omdat we geen universum-doorkruisende machines tot onze beschikking hebben, lijkt dergelijk werk misschien uiterst theoretisch, maar de overpeinzingen van Scargill openen wel een aantal interessante wegen voor toekomstig onderzoek – niet in de laatste plaats of we ooit in staat zullen zijn een 2D-universum te simuleren, misschien via de fijne kneepjes van de kwantum-computing.
“In het bijzonder zou het interessant zijn om te bepalen of er andere belemmeringen voor leven zijn die tot nu toe over het hoofd zijn gezien, en om te blijven zoeken naar niet-antropische verklaringen voor de dimensionaliteit van de ruimtetijd,” schrijft Scargill.
Het artikel is te lezen op de pre-print server arXiv.org.