Co to jest przestrzeń wielowymiarowa?

Ludzie doświadczają codziennej rzeczywistości w czterech wymiarach: trzech wymiarach fizycznych i czasie. Według teorii względności Alberta Einsteina czas jest faktycznie czwartym wymiarem fizycznym, z mierzalnymi cechami podobnymi do pozostałych trzech. Ciągłym przedmiotem badań w dziedzinie fizyki jest próba wyjaśnienia zarówno teorii względności, jak i teorii kwantowej, która rządzi rzeczywistością w bardzo małych skalach. Kilka propozycji w tej dziedzinie sugeruje istnienie przestrzeni wielowymiarowej. Innymi słowy, mogą istnieć dodatkowe wymiary fizyczne, których ludzie nie będą w stanie dostrzec.

Nauka otaczająca przestrzeń wielowymiarową jest tak zadziwiająca, że ​​nawet badający ją fizycy nie do końca ją rozumieją. Pomocne może być rozpoczęcie od trzech obserwowalnych wymiarów, które odpowiadają wysokości, szerokości i długości obiektu fizycznego. Einstein w swojej pracy na temat ogólnej teorii względności na początku XX wieku wykazał, że czas ma również wymiar fizyczny. Można to zaobserwować tylko w ekstremalnych warunkach; na przykład ogromna grawitacja ciała planetarnego może faktycznie spowolnić czas w jego bliskim sąsiedztwie. Nowy model wszechświata stworzony przez tę teorię jest znany jako czasoprzestrzeń.

Od czasów Einsteina naukowcy odkryli wiele tajemnic wszechświata, ale nie prawie wszystkie. Główny kierunek badań, mechanika kwantowa, poświęcony jest poznawaniu najmniejszych cząstek materii i ich interakcji. Cząstki te zachowują się w zupełnie inny sposób niż kwestia obserwowalnej rzeczywistości. Fizyk John Wheeler powiedział: „Jeśli nie jesteś całkowicie zdezorientowany mechaniką kwantową, nie rozumiesz tego”. Sugerowano, że przestrzeń wielowymiarowa może wyjaśnić dziwne zachowanie tych cząstek elementarnych.

Przez większość XX i XXI wieku fizycy próbowali pogodzić odkrycia Einsteina z odkryciami fizyki kwantowej. Uważa się, że taka teoria wyjaśnia wiele, wciąż nieznanych na temat wszechświata, w tym słabo poznane siły, takie jak grawitacja. Jeden z wiodących pretendentów do teorii jest różnie znany jako teoria superstrun, supersymetria lub teoria M. Teoria ta, wyjaśniając wiele aspektów mechaniki kwantowej, może być poprawna tylko wtedy, gdy rzeczywistość ma 10, 11 lub aż 26 wymiarów. Dlatego wielu fizyków uważa, że ​​przestrzeń wielowymiarowa jest prawdopodobna.

Dodatkowe wymiary tej wielowymiarowej przestrzeni istniałyby poza możliwościami ich obserwacji przez ludzi. Niektórzy naukowcy sugerują, że są one złożone lub zwinięte w obserwowalne trzy wymiary w taki sposób, że nie można ich zobaczyć zwykłymi metodami. Naukowcy mają nadzieję, że ich efekty można udokumentować, obserwując, jak zachowują się cząstki elementarne podczas zderzenia. Przeprowadzono wiele eksperymentów w laboratoriach akceleratora cząstek na świecie, takich jak CERN w Europie, w celu znalezienia tych dowodów. Inne teorie twierdzą, że godzą względność z mechaniką kwantową, nie wymagając istnienia przestrzeni wielowymiarowej; która teoria jest poprawna, dopiero się okaże.