Hela vår levande verklighet sker i ett tredimensionellt universum, så det är naturligtvis svårt att föreställa sig ett universum med bara två dimensioner. Men enligt nya beräkningar skulle ett universum med två dimensioner faktiskt kunna stödja liv också.
Den nya artikeln är ett arbete av fysikern James Scargill vid University of California, Davis, som ville testa den antropiska principen – den filosofiska idén att universum inte kan existera om det inte finns något liv inom dem som kan observera dem.
Särskilt undersöker Scargill idén om liv i 2+1 dimensioner, där +1 är tidsdimensionen. Han föreslår att vi kanske måste ompröva både fysiken och filosofin kring att leva utanför de 3+1 dimensioner vi är vana vid.
”Det finns två huvudargument mot möjligheten av liv i 2+1 dimensioner: avsaknaden av en lokal gravitationskraft och newtonsk begränsning i den allmänna relativitetsteorin i 3D, och påståendet att begränsningen till en plan topologi innebär att möjligheterna är ”för enkla” för att liv ska kunna existera”, skriver Scargill i sin artikel.
De beräkningar som Scargill arbetar igenom är sofistikerade, som man kan förvänta sig, men han visar i teorin att ett skalärt gravitationsfält faktiskt skulle kunna existera i två dimensioner, vilket möjliggör gravitation och därmed kosmologi i ett 2D-universum.
Han går sedan vidare till en annan viktig punkt – för att liv ska kunna uppstå måste det finnas en viss nivå av komplexitet, som i det här fallet kan symboliseras med neurala nätverk. Våra mycket komplexa hjärnor existerar i 3D, och vi skulle kunna tro att ett neuralt nätverk inte skulle kunna fungera i bara två dimensioner.
Men Scargill visar att vissa typer av plana, tvådimensionella grafer har samma egenskaper som de biologiska neurala nätverken vi finner i livet. Sådana grafer kan också kombineras på ett sätt som liknar den modulära funktionen hos neurala nätverk, och uppvisar till och med så kallade småvärldsegenskaper, där ett komplext nätverk kan korsas i ett litet antal steg.
Därmed skulle 2D-universer kunna stödja liv, enligt fysiken så som den beskrivs av Scargill. Det betyder inte att de existerar, men artikeln visar att två av de starkaste argumenten mot 2+1-universer behöver omprövas på allvar.
Samtidigt som Scargills artikel ännu inte har granskats av kollegor, har den bedömts av MIT Technology Review: ”Arbetet underminerar det antropiska argumentet för kosmologer och filosofer, som kommer att behöva hitta en annan anledning till varför universum har den form det har.”
Om du har svårt att förstå tanken på att leva i en värld i två dimensioner, kan du tänka dig att vi kanske redan befinner oss i en sådan. Tidigare forskning har lagt fram hypotesen att vi i själva verket lever i ett gigantiskt hologram och luras att tro att vi existerar i tre dimensioner (plus tid).
Då vi inte har några universumresande maskiner till vårt förfogande kan ett sådant arbete tyckas vara ytterst teoretiskt, men Scargills funderingar öppnar några intressanta vägar för framtida forskning – inte minst om vi en dag kan simulera ett universum i två dimensioner, kanske med hjälp av kvantdatorernas finesser.
”I synnerhet skulle det vara intressant att avgöra om det kan finnas andra hinder för liv som hittills har förbisetts, liksom att fortsätta att söka efter icke-antropiska förklaringar till rumtidens dimensionalitet”, skriver Scargill.
Artikeln kan läsas på pre-print-servern arXiv.org.
.