Isa sa mga pangunahing gawain ng theoretical physics ngayon ay ang paghahanap ng sagot sa tanong kung may mas matataas na dimensyon. Ang espasyo ba ay talagang binubuo lamang ng haba, lapad at taas, o ito ba ay isang limitasyon lamang ng pang-unawa ng tao? Para sa millennia, mariing tinanggihan ng mga siyentipiko ang ideya ng pagkakaroon ng isang multidimensional na espasyo. Gayunpaman, malaki ang pagbabago ng siyentipiko at teknolohikal na rebolusyon, at ngayon ang agham ay hindi na ganoon ka-categorical sa isyu ng mas matataas na dimensyon.
Ano ang diwa ng konsepto ng "multidimensional space"?
Nabubuhay ang tao sa mundong binubuo ng tatlong dimensyon. Ang mga coordinate ng anumang bagay ay maaaring ipahayag sa tatlong mga halaga. At minsan dalawa - pagdating sa kung ano ang nasa ibabaw ng Earth.
Maaaring gamitin ang haba, lapad at taas upang ilarawan ang parehong mga terrestrial na bagay at celestial body - mga planeta, bituin at galaxy. Ang mga ito ay sapat din para sa mga bagay na naninirahan sa microcosm - mga molekula, atomo at elementaryamga particle. Ang ikaapat na dimensyon ay itinuturing na oras.
Dapat ay mayroong hindi bababa sa limang dimensyon sa isang multidimensional na espasyo. Ang modernong teoretikal na pisika ay nakabuo ng maraming teorya para sa mga espasyong may iba't ibang dimensyon - hanggang 26. Mayroon ding teorya na naglalarawan ng espasyo na may walang katapusang bilang ng mga dimensyon.
Mula sa Euclid hanggang Einstein
Ang mga physicist at mathematician ng Antiquity, Middle Ages at Modern times ay tiyak na itinanggi ang posibilidad ng pagkakaroon ng mas matataas na dimensyon. Ang ilang mga mathematician ay naghinuha pa nga ng mga katwiran para sa limitasyon ng espasyo sa pamamagitan ng tatlong parameter. Tatlong dimensyon lang ang ipinapalagay ng Euclidean geometry.
Bago ang pagdating ng pangkalahatang relativity, karaniwang itinuturing ng mga siyentipiko ang multidimensional na espasyo bilang isang paksa na hindi karapat-dapat sa pag-aaral at pagsulong ng mga teorya. Nang bumalangkas si Albert Einstein ng mga konsepto ng space-time, na pinagsama ang tatlong dimensyon sa ikaapat, oras, ang katiyakan sa bagay na ito ay agad na nawala.
Ang teorya ng relativity ay nagpapatunay na ang oras at espasyo ay hindi hiwalay at independiyenteng mga bagay. Halimbawa, kung ang mga astronaut ay sumakay sa isang barko na gumagalaw nang napakabilis sa mahabang panahon, pagkatapos ay sa pagbalik sa Earth ay mas bata sila kaysa sa kanilang mga kapantay. Ang dahilan ay mas kaunting oras ang lumipas para sa kanila kaysa sa mga tao sa Earth.
Teoryang Kaluza-Klein
Noong 1921, ang German mathematician na si Theodor Kaluza, gamit ang mga equation ng theory of relativity, ay lumikha ng isang teorya nana sa unang pagkakataon ay pinagsama ang gravity at electromagnetism. Ayon sa teoryang ito, ang espasyo ay may limang dimensyon (kabilang ang oras).
Noong 1926, ihinuha ng Swedish physicist na si Oscar Klein ang katwiran para sa invisibility ng ikalimang dimensyon, na inilarawan ni Kaluza. Binubuo ito sa katotohanan na ang mga mas matataas na dimensyon ay na-compress sa isang hindi kapani-paniwalang maliit na halaga, na tinatawag na halaga ng Planck at 10-35. Kasunod nito, ito ang naging batayan ng iba pang teorya ng multidimensional na espasyo.
Teoryang String
Ang lugar na ito ng teoretikal na pisika ay sa ngayon ang pinaka-maaasahan. Sinasabi ng teorya ng string na ito ang hinahanap ng mga physicist mula noong pagdating ng pangkalahatang relativity. Ito ang tinatawag na teorya ng lahat.
Ang katotohanan ay ang dalawang pangunahing pisikal na prinsipyo - ang teorya ng relativity at quantum mechanics - ay nasa hindi malulutas na kontradiksyon sa isa't isa. Ang teorya ng lahat ay isang hypothetical na konsepto na maaaring ipaliwanag ang kabalintunaan na ito. Sa turn, ang teorya ng string ay mas angkop sa papel na ito.
Ang kakanyahan nito ay na sa subatomic na antas ng istraktura ng mundo, ang mga particle ay nag-vibrate, katulad ng panginginig ng boses ng mga ordinaryong string, halimbawa, isang biyolin. Dito nakuha ng teorya ang pangalan nito. Bukod dito, ang mga sukat ng mga string na ito ay napakaliit at nagbabago sa paligid ng haba ng Planck - ang parehong lumalabas sa teorya ng Kaluza-Klein. Kung ang isang atom ay pinalaki sa laki ng isang kalawakan, ang string ay aabot lamang sa laki ng isang punong may sapat na gulang. Gumagana lamang ang teorya ng string sa multidimensional na espasyo. At may ilanmga bersyon. Ang ilan ay nangangailangan ng 10-dimensional na espasyo, habang ang iba ay nangangailangan ng 26-dimensional na espasyo.
Sa oras ng pagsisimula nito, ang teorya ng string ay nakita ng mga physicist na may malaking pag-aalinlangan. Ngunit ngayon ito ang pinakasikat, at maraming mga teoretikal na pisiko ang nakikibahagi sa pag-unlad nito. Gayunpaman, hindi pa posible na patunayan ang mga probisyon ng teorya sa eksperimentong paraan.
Hilbert space
Ang isa pang teorya na naglalarawan ng mas matataas na dimensyon ay ang Hilbert space. Inilarawan ito ng German mathematician na si David Hilbert habang nagtatrabaho sa teorya ng integral equation.
Ang Hilbert space ay isang matematikal na teorya na naglalarawan sa mga katangian ng Euclidean space sa walang katapusang dimensyon. Ibig sabihin, isa itong multidimensional na espasyo na may walang katapusang bilang ng mga dimensyon.
Hyperspace sa science fiction
Ang ideya ng multidimensional na espasyo ay nagresulta sa maraming science fiction plot - parehong pampanitikan at cinematic.
Kaya, sa "Songs of Hyperion" tetralogy ni Dan Simmons, ang sangkatauhan ay gumagamit ng network ng hyperspatial null-portal na may kakayahang agad na maglipat ng mga bagay sa malayong distansya. Sa Starship Troopers ni Robert Heinlein, gumagamit din ang mga sundalo ng hyperspace sa paglalakbay.
Ang ideya ng hyperspace flight ay ginamit sa maraming pelikula sa opera sa kalawakan, kabilang ang sikat na Star Wars saga at ang TV series na Babylon 5.
Ang balangkas ng pelikulang "Interstellar" ay halos ganap na nauugnay sa ideyamas mataas na sukat. Sa paghahanap ng isang angkop na planeta para sa kolonisasyon, ang mga bayani ay naglalakbay sa kalawakan sa pamamagitan ng mga wormhole - isang hyperspace tunnel na humahantong sa ibang sistema. At patungo sa dulo, ang pangunahing karakter ay pumasok sa mundo ng multidimensional na espasyo, sa tulong kung saan siya namamahala upang ilipat ang impormasyon sa nakaraan. Malinaw ding ipinakita sa pelikula ang koneksyon sa pagitan ng espasyo at oras, na hinuhusgahan ni Einstein: para sa mga astronaut, mas mabagal ang paglipas ng oras kaysa sa mga karakter sa Earth.
Sa pelikulang "Cube 2: Hypercube" natagpuan ng mga karakter ang kanilang sarili sa loob ng isang tesseract. Kaya sa teorya ng mas mataas na sukat ay tinatawag na multidimensional cube. Sa paghahanap ng paraan, makikita nila ang kanilang mga sarili sa parallel universe, kung saan nakilala nila ang kanilang mga alternatibong bersyon.
Ang ideya ng isang multidimensional na espasyo ay hindi kapani-paniwala at hindi pa napatunayan. Gayunpaman, ngayon ito ay mas malapit at mas totoo kaysa sa ilang dekada na ang nakalipas. Posible na sa susunod na siglo, matutuklasan ng mga siyentipiko ang isang paraan upang lumipat sa mas matataas na sukat at, samakatuwid, maglakbay sa magkatulad na mga mundo. Hanggang sa panahong iyon, maraming magpapantasya ang mga tao tungkol sa paksang ito, na nag-iimbento ng mga kamangha-manghang kwento.
