Posiadanie większej liczby narzędzi pomaga; posiadanie odpowiednich narzędzi jest lepsze. Wykorzystanie wielu wymiarów może uprościć trudne problemy — nie tylko w science fiction, ale także w fizyce — i połączyć sprzeczne teorie.

Na przykład ogólna teoria względności Einsteina — która dotyczy struktury czasoprzestrzeni zakrzywionej przez planety lub inne masywne obiekty — wyjaśnia, jak działa grawitacja w większości przypadków. Jednak teoria załamuje się w ekstremalnych warunkach, takich jak te istniejące w czarnych dziurach i kosmicznych pierwotnych zupach.

Podejście znane jako teoria superstrun mogłoby wykorzystać inny wymiar, aby pomóc połączyć teorię Einsteina z mechaniką kwantową, rozwiązując wiele z tych problemów. Brakowało jednak niezbędnych dowodów na poparcie tej propozycji.

Teraz zespół naukowców kierowany przez Uniwersytet w Kioto bada „przestrzeń de Sittera”, aby przywołać wyższy wymiar i wyjaśnić grawitację w rozszerzającym się wczesnym wszechświecie. Opracowali konkretną metodę obliczania funkcji korelacji między fluktuacjami rozszerzającego się Wszechświata za pomocą holografii.

„Zdaliśmy sobie sprawę, że naszą metodę można zastosować bardziej ogólnie, niż się spodziewaliśmy, zajmując się grawitacją kwantową” – mówi Yasuaki Hikida z Yukawa Institute for Theoretical Physics.

Modele teoretyczne holenderskiego astronoma Willema de Sittera opisują przestrzeń w sposób zgodny z ogólną teorią względności Einsteina, zgodnie z którą dodatnia stała kosmologiczna odpowiada za rozszerzanie się wszechświata.

Zaczynając od istniejących metod radzenia sobie z grawitacją w przestrzeni anty-de Sitter, zespół Hikidy przekształcił je tak, aby pracować nad rozszerzeniem przestrzeni de Sitter, aby dokładniej wyjaśnić to, co już wiadomo o wszechświecie.

„Obecnie rozszerzamy naszą analizę, aby zbadać entropię kosmologiczną i efekty grawitacji kwantowej” – dodaje Hikida.

Chociaż obliczenia zespołu uwzględniały tylko trójwymiarowy wszechświat jako przypadek testowy, analizę można łatwo rozszerzyć na wszechświat czterowymiarowy, co pozwala na wydobycie informacji z naszego rzeczywistego świata.

„Nasze podejście prawdopodobnie przyczynia się do walidacji teorii superstrun i pozwala na praktyczne obliczenia dotyczące subtelnych zmian, które zachodziły w strukturze naszego wczesnego Wszechświata”.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Listy z przeglądu fizycznego.