W swojej najbardziej rozpowszechnionej modyfikacji teoria strun stwierdza, że wszechświat istnieje w dziesięciu wymiarach, ale sześciu z nich nie możemy dostrzec. Jak mogą wyglądać te dodatkowe wymiary?
Kiedy ktoś mówi „inne wymiary”, najczęściej myślisz o takich rzeczach jak wszechświaty równoległe - alternatywne rzeczywistości, które istnieją równolegle do naszej, w których świat jest ułożony nieco lub zupełnie inaczej. Jednak rzeczywistość pomiarów i rola w strukturze wszechświata bardzo różnią się od tak popularnego rozumienia.
Krótko mówiąc: wymiary to różne aspekty tego, co postrzegamy jako rzeczywistość. Doskonale zdajemy sobie sprawę z trzech wymiarów przestrzennych, z którymi mamy do czynienia i w których żyjemy na co dzień. Określają długość, wysokość i głębokość wszystkich obiektów we Wszechświecie (i odpowiadają osiom współrzędnych x, y, z).
Jednak niektórzy naukowcy uważają, że oprócz trzech widocznych wymiarów mogą istnieć inne. Zgodnie z podstawami teorii strun wszechświat istnieje w dziesięciu różnych wymiarach. Niedawno opublikowaliśmy materiał o tym, jak te dodatkowe, nie dostrzegane przez nas, wymiary można skręcać, zagęszczać - można przeczytać pod tym linkiem. Tak więc te różne aspekty określają podstawowe siły natury i wszystkie cząstki elementarne we wszechświecie.
Zacznijmy w kolejności. Pierwszy wymiar, jak już zauważyliśmy, określa długość (oś x). Obiekt jednowymiarowy wygodnie jest opisać linią prostą, która istnieje tylko w ramach pojęcia długości i nie ma innych charakterystycznych cech. Jeśli dodasz do niego drugi wymiar, oś y lub wysokość, otrzymasz dwuwymiarowy obiekt (na przykład kwadrat).
Kręgi reprezentują dodatkowe wymiary przestrzenne, zwinięte w każdym znanym nam punkcie trójwymiarowej przestrzeni.
Trzeci wymiar charakteryzuje głębokość (oś z) - nadaje wszystkim obiektom pojęcie pola powierzchni i przekroju. Idealnym przykładem byłaby sześcian: istnieje w trzech wymiarach - ma długość, wysokość i głębokość, a więc objętość.
Czwarty wymiar to czas, który można już nazwać klasycznym, ogólnie przyjętym jego rozumieniem. Jest nieodłączną częścią kontinuum czasoprzestrzennego. Określa właściwości całej znanej materii w danym momencie. Wraz z trzema innymi wymiarami, aby określić położenie obiektu we Wszechświecie, konieczne jest poznanie jego położenia w czasie. Zatem te cztery wymiary definiują naszą rzeczywistość - Wszechświat, do którego jesteśmy przyzwyczajeni i który w takim czy innym stopniu rozumiemy.
Film promocyjny:
Oprócz wymiarów opisanych powyżej jest jeszcze siedem, które nie są tak oczywiste, ale nadal można je dostrzec poprzez bezpośredni wpływ na wszechświat i rzeczywistość, jaką znamy. Inne, dodatkowe wymiary wiążą się z głębszymi możliwościami. Fizycy stają przed poważnymi pytaniami, kiedy próbują wyjaśnić swoje interakcje z czterema „podstawowymi” wymiarami.
Chronologia ekspansji wszechświata, począwszy od Wielkiego Wybuchu. Według teorii strun jest to tylko jeden z wielu możliwych światów.
Zgodnie z teorią superstrun, koncepcja możliwych światów pojawia się w piątym i szóstym wymiarze. Gdybyśmy mogli dostrzec piąty wymiar, zobaczylibyśmy świat nieco inny od tego, do którego jesteśmy przyzwyczajeni. Bylibyśmy w stanie zmierzyć podobieństwa i różnice między możliwymi światami a naszymi.
W szóstym wymiarze zobaczylibyśmy płaszczyznę możliwych światów, na której moglibyśmy porównać i określić położenie wszystkich możliwych wszechświatów, które zaczęły się w takich samych warunkach jak nasz (czyli Wielki Wybuch). Teoretycznie, gdybyśmy zdołali opanować piąty i szósty wymiar, moglibyśmy przenieść się w przeszłość lub w różne warianty przyszłości.
W siódmym wymiarze mielibyśmy dostęp do możliwych światów, które powstały w różnych warunkach początkowych. O ile w piątym i szóstym wymiarze warunki początkowe były takie same, a konsekwencje różne, w tym wymiarze wszystko jest inne od samego początku czasu. Ósmy wymiar zapewnia również dostęp do płaszczyzny takich możliwych wszechświatów, z których każdy rozpoczął się w innych warunkach. Te wszechświaty rozgałęziają się w nieskończoność, dlatego nazywa się je nieskończonością.
W dziewiątym wymiarze mamy możliwość porównania historii wszystkich możliwych wszechświatów, które powstały zgodnie ze wszystkimi możliwymi prawami fizyki i warunkami początkowymi. Wreszcie w dziesiątym wymiarze znajdujemy się w punkcie, w którym wszystko, co możliwe i wyobrażalne, jest otwarte. Poza tym tak ograniczone istoty, że nie jesteśmy w stanie niczego sobie wyobrazić, co sprawia, że ten wymiar jest naturalnym ograniczeniem tego, co możemy pojąć w tym zakresie.
Sześciowymiarowe rozmaitości Calabiego - Yau może zawierać dodatkowe wymiary przewidywane przez teorię superstrun.
Istnienie tych dodatkowych sześciu wymiarów, których nie możemy dostrzec, jest konieczne dla teorii strun: wynikają one naturalnie z obliczeń matematycznych i modeli teorii, a zatem opisują wszechświat w ramach tej teorii. Fakt, że postrzegamy tylko cztery wymiary czasoprzestrzeni, można wytłumaczyć jednym z dwóch mechanizmów: albo dodatkowe wymiary są zagęszczane w bardzo małej skali, albo żyjemy w trójwymiarowej podrozmaitości - rodzajem bran, która ogranicza wszystkie znane cząstki, z wyłączeniem grawitacji (teoria otręby).
Jeśli dodatkowe wymiary są rzeczywiście zagęszczone, muszą istnieć jako tak zwane rozmaitości Calabiego-Yau. Pomimo tego, że są niedostępne dla naszych zmysłów, w tym przypadku od samego początku determinowałyby powstanie Wszechświata. Dlatego naukowcy uważają, że spoglądanie w przeszłość za pomocą teleskopów i obserwowanie światła z wczesnego Wszechświata prawdopodobnie pomoże im zobaczyć, jak istnienie tych dodatkowych wymiarów mogło wpłynąć na ewolucję kosmosu.
Jako jeden z kandydatów do teorii wszystkiego, argumentujący, że wszechświat składa się z dziesięciu wymiarów (lub więcej, w zależności od tego, o której teorii mówisz), teoria strun próbuje pogodzić model standardowy fizyki cząstek elementarnych z ogólną teorią względności (teorią grawitacji)). W istocie jest to próba wyjaśnienia i opisania, w jaki sposób wszystkie znane siły wszechświata oddziałują na siebie i jak można zorganizować inne możliwe wszechświaty.
Vladimir Guillen