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A 'teoria do Spacekime' pode acelerar a pesquisa e curar a fenda na física

O espaço-kime pode nos ajudar a avançar em algumas das inconsistências mais perniciosas da física?

O modelo do spacekime é um universo 5D de espaço 3D e tempo complexo 2D, conhecido como 'kime'.

• Nosso modelo linear de tempo pode estar impedindo o progresso científico.
• A teoria do Spacekime pode nos ajudar a entender melhor o desenvolvimento de doenças, eventos financeiros e ambientais e até mesmo o cérebro humano.
• Essa teoria nos ajuda a utilizar melhor o big data, desenvolver IA e pode até resolver inconsistências na física.

Aceitamos o conceito ocidental de tempo linear. Na Grécia antiga, o tempo era cíclico e se o Teoria do Big Bounce é verdade, eles estavam certos. No budismo, existe apenas o eterno agora. Tanto o passado quanto o futuro são ilusões. Enquanto isso, o Amondawa O povo da Amazônia, grupo que fez contato com o mundo exterior pela primeira vez em 1986, não tem um conceito abstrato de tempo. Embora pensemos que conhecemos o tempo muito bem, alguns cientistas acreditam que nosso modelo linear atrapalha o progresso científico. Estamos perdendo dimensões inteiras do tempo, nesta visão, e nossa percepção limitada pode ser o último obstáculo para uma varredura teoria de tudo.

O físico teórico Itzhak Bars, da University of Southern California, em Los Angeles, é o cientista mais famoso com tal hipótese, conhecida como física de duas vezes . Aqui, o tempo é 2D, visualizado como um plano curvo entrelaçado no tecido das dimensões 'normais' - cima-baixo, esquerda-direita e para trás-frente. Embora a hipótese tenha mais de uma década, Bars não é o único cientista com essa ideia. Mas o que é diferente com teoria do tempo espacial é que ele usa uma abordagem de análise de dados, em vez de física. E embora afirme que existem pelo menos duas dimensões de tempo, ele permite até cinco.

No modelo do espaço-tempo, o espaço é 5D. Além das que normalmente encontramos, as dimensões extras são tão infinitesimalmente pequenas que nunca as notamos. Isso se relaciona com o Teoria de Kaluza-Klein desenvolvido no início do século 20, que afirmava que pode haver uma dimensão extra microscópica do espaço. Nesta visão, o espaço seria curvo como a superfície da Terra. E como a Terra, aqueles que viajam toda a distância, eventualmente, retornam ao seu lugar de origem.

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A teoria de Kaluza-Klein unificou o eletromagnetismo e a gravidade, mas não foi aceita na época, embora tenha ajudado na busca pela gravidade quântica. O conceito de dimensões adicionais foi revivido na década de 1990 com Paul Wesson's Consórcio Espaço-Tempo-Matéria . Hoje, os proponentes da teoria das supercordas dizem que pode haver até 10 dimensões diferentes , incluindo nove de espaço e um de tempo.

O modelo do Spacekime

A teoria do Spacekime foi desenvolvida por dois cientistas de dados. Dr. Ivo Dinov é da Universidade de Michigan SOCR Diretor, bem como professor de Comportamento em Saúde e Ciências Biológicas, e Medicina Computacional e Bioinformática. SOCR significa: Projetos de recursos computacionais on-line de estatísticas. O Dr. Dinov é especialista em 'modelagem matemática, análise estatística, processamento computacional, visualização científica de grandes conjuntos de dados (Big Data) e análise preditiva de saúde'. Sua pesquisa tem se concentrado em modelagem matemática, inferência estatística e computação biomédica.

Seu colega, Dr. Milen Velchev Velev , é professor associado da Prof. Dr. A. Zlatarov University na Bulgária. Ele estuda mecânica relativística em múltiplas dimensões de tempo, e seus interesses incluem 'matemática aplicada, relatividade geral e especial, mecânica quântica, cosmologia, filosofia da ciência, a natureza do espaço e do tempo, teoria do caos, economia matemática e micro e macroeconomia . '

Drs. Dinov e Velev começaram a desenvolver a teoria do kime espacial há cerca de quatro ou cinco anos, enquanto trabalhavam com big data na área de saúde. “Começamos a observar dados que têm intrinsecamente uma dimensão temporal”, disse Dinov durante um chat de vídeo. “Chama-se dados longitudinais ou variáveis ​​no tempo, variação temporal longitudinal - tem muitos, muitos nomes. Esses são dados que variam com o tempo. Na biomedicina, esses são os dados padrão de fato. Todos os big data de saúde são caracterizados por espaço, tempo, fenótipos, genótipos, avaliações clínicas e assim por diante. '

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'Começamos a fazer grandes perguntas', disse Dinov. 'Por que nossos modelos não se ajustam muito bem? Por que precisamos de tantas observações? E então começamos a brincar com o tempo. Começamos a cavar e experimentar várias coisas. E então percebemos dois fatos importantes.

'Número um, se usarmos o que é chamado de representações codificadas por cores do plano complexo, podemos definir o espaço-tempo, ou espaço-tempo de dimensão superior, de forma que concorde com as observações comuns que fazemos em (a série temporal longitudinal em) espaço-tempo comum. Esse acordo foi muito importante para nós, porque basicamente diz, sim, a teoria dimensional superior não contradiz nossas observações comuns.

“A segunda constatação foi que, uma vez que essa dimensão extra de tempo é imperceptível, precisávamos aproximar, modelar ou estimar uma das características de tempo inobserváveis, que chamamos de fase kime. Após cerca de um ano, descobrimos que existe uma ferramenta matematicamente elegante chamada de Laplace Transform que nos permite representar analiticamente os dados da série temporal como superfícies kime. Acontece que a variedade matemática do espaço-tempo é uma extensão natural de dimensão superior do clássico Minkowski , espaço-tempo quadridimensional. '

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Nossa compreensão do mundo está se tornando mais complexa. Como resultado, temos big data para enfrentar. Como encontramos novas maneiras de analisar, interpretar e visualizar esses dados? Dinov acredita que a teoria do tempo espacial pode ajudar de maneiras bastante impressionantes. “O resultado dessa generalização múltipla multidimensional é que você pode fazer inferências científicas usando amostras de dados menores. Isso requer que você tenha um bom modelo ou conhecimento prévio sobre a distribuição de fases ', disse ele. 'Por exemplo, podemos usar a representação do processo do spacekime para entender melhor o desenvolvimento ou patogênese para modelar a distribuição de certas doenças.

'Suponha que estejamos avaliando fMRIs de indivíduos com doença de Alzheimer. Suponha que conheçamos a distribuição da fase kime para outra coorte de pacientes que sofrem de esclerose lateral amiotrófica, doença de Lou Gehrig. A distribuição da fase kime do ALS poderia ser usada para avaliar os pacientes de Alzheimer e muitas outras populações neurodegenerativas. Dinov também acha que a análise do espaço espacial pode ajudar a melhorar as pesquisas políticas, aumentar nossa compreensão de eventos financeiros e ambientais complexos e até mesmo do funcionamento interno do cérebro humano, tudo sem ter que coletar as enormes amostras exigidas hoje para fazer modelos ou previsões precisas. A teoria do Spacekime ainda oferece oportunidades para desenvolver novas técnicas analíticas de IA. Mas vai além disso.

O problema do tempo

A teoria do Spacekime pode nos ajudar a avançar em algumas das inconsistências mais perniciosas da física, como Princípio da incerteza de Heisenberg e a fenda aparentemente irreconciliável entre a física quântica e a relatividade geral, o que é conhecido como 'o problema do tempo.'

Dinov escreveu que a 'abordagem depende da extensão das noções de tempo, eventos, partículas e funções de onda para tempo complexo (kime), eventos complexos (kevents), dados e funções de inferência'. Basicamente, trabalhar com dois pontos no tempo permite fazer inferências sobre um raio de pontos associados a um determinado evento. Com o princípio da incerteza de Heisenberg, de acordo com esse modelo, como o tempo é um plano, uma determinada partícula estaria em uma posição ou fase, no tempo, em termos de velocidade, e em outra fase, em termos de posição.

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Essa ideia de dimensões ocultas do tempo é um pouco como a alegoria da caverna de Platão ou como um raio X significa o que está por baixo, mas não transmite uma imagem 3D. Do ponto de vista da ciência de dados, tudo se resume à utilidade. Dinov acredita que, se pudermos calcular a verdadeira dispersão de fase de fenômenos complexos, poderemos entendê-los e controlá-los melhor.

Drs. O livro de Dinov e Velev sobre a teoria do kime espacial será lançado em agosto. É chamado ' Ciência de dados: complexidade do tempo, incerteza inferencial e análise do espaço kime '.