Что такое многомерное пространство?

Люди испытывают повседневную реальность в четырех измерениях: три физических измерения и время. Согласно теории относительности Альберта Эйнштейна, время на самом деле является четвертым физическим измерением, с измеримыми характеристиками, похожими на остальные три. Постоянной областью изучения физики является попытка объяснить и теорию относительности, и квантовую теорию, которая управляет реальностью в очень малых масштабах. Несколько предложений в этой области предполагают существование многомерного пространства. Другими словами, могут быть дополнительные физические измерения, которые люди не могут воспринимать.

Наука, окружающая многомерное пространство, настолько ошеломляет, что даже изучающие ее физики не до конца ее понимают. Может быть полезно начать с трех наблюдаемых измерений, которые соответствуют высоте, ширине и длине физического объекта. Эйнштейн в своей работе по общей теории относительности в начале 20-го века продемонстрировал, что время также является физическим измерением. Это наблюдается только в экстремальных условиях; например, огромная сила тяжести планетарного тела может фактически замедлять время в его непосредственной близости. Новая модель вселенной, созданная этой теорией, называется пространством-временем.

Со времен Эйнштейна ученые открыли многие секреты вселенной, но не почти все. Основная область исследований, квантовая механика, посвящена изучению мельчайших частиц материи и того, как они взаимодействуют. Эти частицы ведут себя совершенно иначе, чем вопрос наблюдаемой реальности. Сообщается, что физик Джон Уилер сказал: «Если вы не совсем запутались в квантовой механике, вы ее не понимаете». Предполагалось, что многомерное пространство может объяснить странное поведение этих элементарных частиц.

В течение большей части 20-го и 21-го веков физики пытались совместить открытия Эйнштейна с открытиями квантовой физики. Считается, что такая теория могла бы объяснить многое, что до сих пор неизвестно о вселенной, включая плохо изученные силы, такие как гравитация. Один из ведущих претендентов на эту теорию по-разному известен как теория суперструн, суперсимметрия или М-теория. Эта теория, хотя и объясняет многие аспекты квантовой механики, может быть верной, только если реальность имеет 10, 11 или целых 26 измерений. Таким образом, многие физики считают, что многомерное пространство вполне вероятно.

Дополнительные измерения этого многомерного пространства будут существовать за пределами способности людей наблюдать за ними. Некоторые ученые предполагают, что они складываются или скручиваются в наблюдаемые три измерения таким образом, что их нельзя увидеть обычными методами. Ученые надеются, что их эффекты могут быть задокументированы, наблюдая, как элементарные частицы ведут себя при столкновении. Многие эксперименты в мировых лабораториях ускорителей частиц, таких как CERN в Европе, проводятся для поиска этого доказательства. Другие теории утверждают, что примиряют относительность и квантовую механику, не требуя существования многомерного пространства; какая теория верна, еще неизвестно.