Naš univerzum možda ima petu dimenziju

Naš univerzum možda ima petu dimenziju
Naš univerzum možda ima petu dimenziju
Anonim

Godine 1905. Albert Einstein je u svojoj posebnoj teoriji relativnosti pokazao da je prostor usko povezan s vremenom kroz kozmičku granicu brzine svjetlosti, pa stoga, strogo govoreći, živimo u univerzumu s četiri dimenzije prostor-vremena.

Međutim, za svakodnevne svrhe predstavljamo svemir u tri dimenzije prostora (sjever-jug, istok-zapad, gore-dolje) i jednoj dimenziji vremena (prošlost-budućnost). U ovom slučaju, peta dimenzija bit će dodatna dimenzija prostora.

Takvo mjerenje nezavisno su predložili fizičari Oscar Klein i Theodor Kaluza 1920 -ih. Nadahnuti su Einsteinovom teorijom gravitacije koja je pokazala da masa savija četverodimenzionalno prostor-vrijeme.

Budući da ne možemo opaziti četiri dimenzije, kretanje u prisutnosti masivnog tijela, poput planete, pripisujemo "sili" gravitacije.

Može li se druga tada poznata sila (elektromagnetska sila) objasniti zakrivljenjem dodatne dimenzije prostora? Kaluza i Klein otkrili su da je to moguće.

No, budući da je elektromagnetska sila 1040 puta jača od gravitacije, zakrivljenost dodatne dimenzije morala bi biti toliko velika da bi se sklupčala u maleni prsten mnogo manji od atoma i bilo bi ga nemoguće primijetiti.

Kad čestica, poput elektrona, putuje u svemiru nevidljivom za nas, ona će se vrtjeti oko pete dimenzije, poput hrčka u kotaču.

Kaludzina i Kleinova petodimenzionalna teorija pretrpjela je ozbiljan udarac kao rezultat otkrića još dvije temeljne sile koje djeluju u području atomskog jezgra: jake i slabe nuklearne interakcije.

Ali ideju da dodatne dimenzije objašnjavaju sile oživjeli su pola stoljeća kasnije zagovornici "teorije struna", koja na temeljne građevne elemente svemira ne gleda kao na čestice, već kao na male "nizove" masene energije. Da bi imitirale sve četiri sile, žice vibriraju u 10-dimenzionalnom prostoru-vremenu, sa šest dimenzija namotanih u veličinu mnogo manju od atoma.

Teorija struna dovela je do ideje da bi naš svemir mogao biti trodimenzionalno ostrvo ili "brana" (hipotetički fundamentalni višedimenzionalni fizički objekt manji od dimenzije prostora u kojem se nalazi) koji pluta u 10-dimenzionalnom prostoru-vremenu.

Ovo je otvorilo intrigantnu priliku da se objasni zašto je gravitacija tako slaba u odnosu na ostale tri fundamentalne sile. Dok su sile vezane za branu, ideja je da gravitacija prodire u šest dodatnih prostornih dimenzija, uvelike slabeći njenu snagu na brani.

Postoji način da se dobije veća peta dimenzija koja je zakrivljena na takav način da je ne možemo vidjeti, a to su predložili fizičari Lisa Randall i Raman Sundram 1999. Dodatna prostorna dimenzija mogla bi čak objasniti jednu od velikih kozmičkih misterija: identitet "tamne materije", nevidljive materije koja izgleda nadmašuje vidljive zvijezde i galaksije za šest puta.

Godine 2021. grupa fizičara sa Sveučilišta Johannes Gutenberg u Mainzu u Njemačkoj predložila je da bi se gravitacija do sada nepoznatih čestica koje se šire u latentnoj petoj dimenziji mogla manifestirati u našem četverodimenzionalnom univerzumu kao dodatna gravitacija, koju trenutno pripisujemo tamnoj materiji.

Vrijedi napomenuti da ne nedostaje mogućih kandidata za tamnu materiju, uključujući subatomske čestice poznate kao aksioni, crne rupe i unatrag materija iz budućnosti!

Preporučuje se: