Wszechświat o 10 wymiarach

Kiedy ktoś wspomina o „różnych wymiarach”, mamy tendencję do myślenia o rzeczach takich jak wszechświaty równoległe – alternatywne rzeczywistości, które istnieją równolegle do naszej, ale w których rzeczy działają lub wydarzyły się inaczej. Jednakże rzeczywistość wymiarów i to jak odgrywają one rolę w porządkowaniu naszego Wszechświata jest naprawdę całkiem inna od tej popularnej charakterystyki.

Aby to wyjaśnić, wymiary są po prostu różnymi aspektami tego, co postrzegamy jako rzeczywistość. Jesteśmy natychmiast świadomi trzech wymiarów, które otaczają nas na co dzień – tych, które definiują długość, szerokość i głębokość wszystkich obiektów w naszych wszechświatach (odpowiednio osie x, y i z).

Poza tymi trzema widocznymi wymiarami, naukowcy wierzą, że może być ich o wiele więcej. W rzeczywistości, ramy teoretyczne teorii superstrun zakładają, że wszechświat istnieje w dziesięciu różnych wymiarach. Te różne aspekty są tym, co rządzi wszechświatem, podstawowe siły natury i wszystkie cząstki elementarne zawarte wewnątrz.

Pierwszy wymiar, jak już zauważono, jest tym, który nadaje mu długość (aka. oś x). Dobrym opisem jednowymiarowego obiektu jest linia prosta, która istnieje tylko w kategoriach długości i nie ma żadnych innych dostrzegalnych cech. Dodaj do niego drugi wymiar, oś y (lub wysokość), a otrzymasz obiekt, który staje się 2-wymiarowy kształt (jak kwadrat).

Trzeci wymiar obejmuje głębokość (oś z), i daje wszystkim obiektom poczucie obszaru i przekroju. Doskonałym tego przykładem jest sześcian, który istnieje w trzech wymiarach i ma długość, szerokość, głębokość, a więc objętość. Poza tymi trzema leży siedem wymiarów, które nie są natychmiast widoczne dla nas, ale które mogą być nadal postrzegane jako mające bezpośredni wpływ na wszechświat i rzeczywistość, jaką znamy.

Naukowcy uważają, że czwartym wymiarem jest czas, który reguluje właściwości wszystkich znanych materii w danym punkcie. Wraz z trzema innymi wymiarami, znajomość położenia obiektu w czasie jest niezbędna do wykreślenia jego pozycji we wszechświecie. Pozostałe wymiary są miejscem, w którym pojawiają się głębsze możliwości, a wyjaśnienie ich interakcji z pozostałymi jest tym, co sprawia fizykom szczególną trudność.

Zgodnie z Teorią Superstrun, piąty i szósty wymiar są miejscem, gdzie pojawia się pojęcie możliwych światów. Gdybyśmy mogli zajrzeć do piątego wymiaru, zobaczylibyśmy świat nieznacznie różniący się od naszego, co dałoby nam możliwość zmierzenia podobieństwa i różnic między naszym światem a innymi możliwymi światami.

W szóstym wymiarze zobaczylibyśmy płaszczyznę możliwych światów, gdzie moglibyśmy porównać i umiejscowić wszystkie możliwe wszechświaty, które zaczynają się od takich samych warunków początkowych jak ten (tzn. od Wielkiego Wybuchu). W teorii, gdybyś mógł opanować piąty i szósty wymiar, mógłbyś podróżować w czasie lub udać się do różnych przyszłości.

W siódmym wymiarze masz dostęp do możliwych światów, które zaczynają się od różnych warunków początkowych. Podczas gdy w piątym i szóstym, warunki początkowe były takie same, a kolejne działania były różne, tutaj wszystko jest inne od samego początku czasu. Ósmy wymiar ponownie daje nam płaszczyznę takich możliwych historii wszechświata, z których każda zaczyna się od innych warunków początkowych i rozgałęzia się w nieskończoność (stąd dlaczego nazywa się je nieskończonościami).

W dziewiątym wymiarze możemy porównać wszystkie możliwe historie wszechświata, zaczynając od wszystkich różnych możliwych praw fizyki i warunków początkowych. W dziesiątym i ostatnim wymiarze dochodzimy do punktu, w którym wszystko co możliwe i wyobrażalne jest objęte. Poza nim nic nie może być wyobrażone przez nas, śmiertelników, co czyni go naturalnym ograniczeniem tego, co możemy sobie wyobrazić w kategoriach wymiarów.

Istnienie tych dodatkowych sześciu wymiarów, których nie możemy postrzegać, jest konieczne dla Teorii Strun, aby istniała spójność w przyrodzie. Fakt, że możemy postrzegać tylko cztery wymiary przestrzeni może być wyjaśniony przez jeden z dwóch mechanizmów: albo dodatkowe wymiary są zagęszczone w bardzo małej skali, albo nasz świat może żyć na trójwymiarowej podprzestrzeni odpowiadającej rozgałęzieniu, na którym wszystkie znane cząstki oprócz grawitacji byłyby ograniczone (aka. Brane theory).

Jeśli dodatkowe wymiary są zagęszczone, to dodatkowe sześć wymiarów musi mieć postać rozmaitości Calabi-Yau (pokazanej powyżej). Chociaż niedostrzegalne dla naszych zmysłów, rządziłyby one formowaniem się wszechświata od samego początku. Dlatego naukowcy wierzą, że patrząc w przeszłość, używając teleskopów do dostrzeżenia światła z wczesnego wszechświata (tj. miliardy lat temu), mogą być w stanie zobaczyć, jak istnienie tych dodatkowych wymiarów mogło wpłynąć na ewolucję kosmosu.

Podobnie jak inni kandydaci na wielką teorię jednoczącą – aka Teoria Wszystkiego (TOE) – wiara, że wszechświat składa się z dziesięciu wymiarów (lub więcej, w zależności od modelu teorii strun, którego używasz) jest próbą pogodzenia standardowego modelu fizyki cząstek z istnieniem grawitacji. W skrócie, jest to próba wyjaśnienia, jak wszystkie znane siły w naszym wszechświecie oddziałują i jak inne możliwe wszechświaty same mogą działać.

Dla dodatkowych informacji, tutaj jest artykuł na Universe Today o równoległych wszechświatach, a inny o równoległym wszechświecie, o którym naukowcy myśleli, że go znaleźli, a który w rzeczywistości nie istnieje.

Jest też kilka innych wspaniałych zasobów online. Jest tam wspaniałe wideo, które wyjaśnia dziesięć wymiarów w szczegółach. Możesz również spojrzeć na stronę internetową PBS dla programu telewizyjnego Elegancki wszechświat. Ma on świetną stronę na temat dziesięciu wymiarów.

Możesz również posłuchać Astronomy Cast. Może się okazać, że odcinek 137 The Large Scale Structure of the Universe jest całkiem interesujący.