Сколько существует измерений?

Вопрос о том, сколько существует измерений, является непростым. Многие из вас, вероятно, ожидают найти конкретный ответ. Но если собрать вместе двух физиков, то они могут даже не сойтись во мнении, сколько их всего.

В зависимости от теории, которой вы придерживаетесь, это число может доходить до 26.

Но давайте начнем с того, что вы можете воспринять (и, возможно, концептуализировать). Как люди, мы воспринимаем три измерения: длину, ширину и глубину. Большинство из нас могут понять идею четвертого измерения – времени.

Общая теория относительности Эйнштейна оперирует этими четырьмя измерениями. Но на этом теория Эйнштейна также прекращает добавлять измерения.

Если говорить совсем упрощенно, то общая теория относительности дала нам идею о том, что гравитация связана со временем и пространством. В ней предлагается представить пространство и время (буквально называемое пространством-временем) в виде большого полотна.

Когда вы помещаете в пространство массивный объект, например черную дыру, ткань искривляется. Для тех, кто смотрел фильм “Интерстеллар”… Концепция потери большого количества лет после относительно короткого пребывания вблизи черной дыры из-за ее массы частично заимствована у Эйнштейна.

Следовательно, объект такой большой массы искривляет само пространство и время. Мы не рекомендуем летать вблизи черных дыр по многим причинам. Но то, что ваши атомы будут разорваны на части, пожалуй, главная из них.

Теория Эйнштейна, возможно, работает в четырех измерениях, но откуда тогда взялись 26?

Что такое измерение?

Прежде чем продолжить, необходимо определить, что такое измерение. Есть измерения, которые мы можем воспринимать и пытаться концептуализировать. И именно о них мы сейчас и говорим.

Но следует установить, что с математической точки зрения, измерение – это просто еще одна координата на плоскости.

Надеемся, вы еще помните геометрию средней школы, а именно координатную плоскость x – y. Это математическое представление двух измерений. Возможно, вы также помните, что для построения графика окружности на плоскости с двумя осями необходимо уравнение x2 + y2 = 1.

С математической точки зрения, можно продолжать добавлять сколько угодно измерений, x2 + y2 + z2 = 1 и так далее до бесконечности.

Но, хотя технически можно продолжать до бесконечности, те, кто следил за развитием событий, вероятно, поняли, что человеческий разум не может представить себе эту форму дальше третьей оси.

x2 + y2 + z2 = 1 имеет смысл, поскольку превращает круг в сферу.

Но x2 + y2 + z2 + a2 = 1 не согласуется с тем, как мы взаимодействуем с миром.

Но важно понимать, что символически можно добавить сколько угодно измерений.

Существует ли более четырех измерений?

Вероятно, вы все еще задаетесь вопросом, что представляют собой измерения, выходящие за пределы четырех. И это очень важно, поскольку они могут быть разными в зависимости от того, куда вы смотрите.

Давайте начнем с истоков 5-го измерения как концепции.

Теодор Калуца, руководствуясь принципами, изложенными выше (что можно продолжать добавлять измерения в евклидову геометрию до бесконечности), предложил идею пятого измерения. Оказалось, что применение этой идеи к общей теории относительности Эйнштейна оказалось математически обоснованным. Но идея была воспринята не слишком хорошо, когда она была представлена в 1919 году.

В 60-е годы прошлого века появилась теория струн. Именно тогда мы начали сталкивать предметы вместе и открыли элементарные частицы. Мы также начали рассматривать сильные и слабые ядерные силы.

Это привело к разного рода забавным явлениям. Когда наблюдение за чем-то изменяет его свойства (принцип неопределенности Гейзенберга).

Короче говоря, в итоге мы получили 10 измерений. У нас есть четыре измерения, установленные Эйнштейном (это основные, которые мы рассматриваем). И еще шесть (“микроизмерения”). Одно из них посвящено электромагнитным силам, а остальные пять – ядерным.

Можно ли выйти за пределы 10 измерений?

За пределами 10 измерений все становится еще более туманным. В 90-х годах появилась М-теория. И, прежде чем вы спросите, нет, мы не знаем, что означает буква “М”.

Тот, кто ее создал (Эдвард Виттен), считает, что это должно быть “магия” или “тайна”. Уступая при этом, что настоящее слово должно быть выбрано только тогда, когда М-теория оторвется от земли и у нее появятся фундаментальные основы.

Эта теория добавляет 11-е измерение за счет работ по супергравитации и суперсимметрии.

На этом, как правило, все и заканчивается. Поскольку даже убежденные теоретики-струнники скажут вам, что доказать наличие 10 или даже 11 измерений уже крайне сложно. Однако существует вероятность существования измерений вплоть до 26.