1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

علم الفيزياء : مواضيع عامة في الفيزياء : طرائف الفيزياء :

Space > 3-D?

المؤلف:  Franklin Potter and Christopher Jargodzki

المصدر:  Mad about Modern Physics

الجزء والصفحة:  p 27

7-10-2016

329

Space > 3D?

Can you provide arguments for why space has three dimensions? Hint: Are planetary orbits stable in a space of n dimensions, where n > 3? Is the hydrogen atom stable when n > 3?

Answer

There are several arguments for why space is not larger than three dimensions. Planetary orbits are not stable when n > 3, except for a circular orbit for n = 4, because the attractive force and the centripetal force both do not have the correct dependence on radial distance. In 1917 P. Ehrenfest showed that one needs to consider the Poisson equation for arbitrary dimensions to determine orbit stability. When the n ≥ 4 circular orbit for a body around a central mass becomes slightly perturbed, one can show that the comparison of the central force to the centripetal force for the orbit depends on the perihelion value r1 and the aphelion value r2 according to [1/2 – (n – 2)1]/r21 < [1/2 – (n – 2)1]/r22, which cannot be true for n = 4 and larger. In a 4-D space, a satellite launched from Earth toward the Sun would either fly away to infinity or spiral into the Sun.

The hydrogen atom is not stable when n > 3 because there is no energy minimum for n ≥ 5, which is shown using the indeterminancy principle that is, the Heisenberg uncertainty principle. For the case n = 4, the relativistic energy equation must be examined to show that no energy minimum is available and the atom is not stable. Several other physical phenomena would be unusual for n ≥4 dimensions.

There is no satisfactory propagation of sound waves or electromagnetic waves free of distortion and reverberation in spaces other than n = 1 and n = 3. Also, axial vectors such as the magnetic field and the angular momentum vectors do not exist in even-dimensional spaces.

The considerations could be extended to a universe with more than one time dimension! However, this matter and others we leave for future challenges.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي