Günümüzde teorik fiziğin temel görevlerinden biri, daha yüksek boyutlar var mı sorusuna cevap bulmaktır. Mekân gerçekten sadece uzunluk, genişlik ve yükseklikten mi oluşuyor yoksa sadece insan algısının bir sınırlaması mı? Binlerce yıldır bilim adamları, çok boyutlu bir uzayın varlığı fikrini şiddetle reddettiler. Ancak, bilimsel ve teknolojik devrim çok değişti ve bugün bilim artık daha yüksek boyutlar konusunda o kadar kategorik değil.
"Çok boyutlu uzay" kavramının özü nedir?
İnsan üç boyuttan oluşan bir dünyada yaşar. Herhangi bir nesnenin koordinatları üç değerle ifade edilebilir. Ve bazen iki - Dünya'nın yüzeyinde ne olduğuna gelince.
Uzunluk, genişlik ve yükseklik hem karasal nesneleri hem de gök cisimlerini (gezegenler, yıldızlar ve galaksiler) tanımlamak için kullanılabilir. Ayrıca mikro kozmosta yaşayan şeyler için de yeterlidir - moleküller, atomlar ve temelparçacıklar. Dördüncü boyut zaman olarak kabul edilir.
Çok boyutlu bir uzayda en az beş boyut olmalıdır. Modern teorik fizik, farklı boyutlara sahip uzaylar için birçok teori geliştirmiştir - 26'ya kadar. Sonsuz sayıda boyuta sahip bir alanı tanımlayan bir teori de vardır.
Öklid'den Einstein'a
Antik Çağ, Orta Çağ ve Modern zamanların fizikçileri ve matematikçileri, daha yüksek boyutların var olma olasılığını kategorik olarak reddettiler. Hatta bazı matematikçiler, uzayın üç parametreyle sınırlandırılması için gerekçeler bile çıkardılar. Öklid geometrisi yalnızca üç boyut varsayıyordu.
Genel göreliliğin ortaya çıkmasından önce, bilim adamları genellikle çok boyutlu uzayı araştırmaya ve teorilerin ilerlemesine değer olmayan bir konu olarak görüyorlardı. Albert Einstein uzay-zaman kavramlarını üç boyutu dördüncü zamanla birleştirerek formüle ettiğinde, bu konudaki kesinlik hemen ortadan kayboldu.
Görelilik teorisi, zaman ve uzayın ayrı ve bağımsız şeyler olmadığını kanıtlar. Örneğin, astronotlar uzun süre yüksek hızda hareket eden bir gemiye binerlerse, Dünya'ya döndüklerinde yaşıtlarından daha genç olurlar. Bunun nedeni, onlar için Dünya'daki insanlardan daha az zamanın geçmesidir.
Kaluza-Klein teorisi
1921'de Alman matematikçi Theodor Kaluza, görelilik teorisinin denklemlerini kullanarak bir teori yarattı.ilk kez yerçekimi ve elektromanyetizma birleştirdi. Bu teoriye göre uzayın (zaman dahil) beş boyutu vardır.
1926'da İsveçli fizikçi Oscar Klein, Kaluza tarafından tanımlanan beşinci boyutun görünmezliğinin gerekçesini çıkardı. Daha yüksek boyutların, Planck değeri olarak adlandırılan ve 10-35 olan inanılmaz derecede küçük bir değere sıkıştırılması gerçeğinden oluşuyordu. Daha sonra bu, diğer çok boyutlu uzay teorilerinin temelini oluşturdu.
Sicim teorisi
Teorik fiziğin bu alanı açık ara en umut verici olanıdır. Sicim teorisi, genel göreliliğin ortaya çıkışından bu yana fizikçilerin aradığı şey olduğunu iddia ediyor. Bu her şeyin sözde teorisidir.
Gerçek şu ki, iki temel fiziksel ilke - görelilik teorisi ve kuantum mekaniği - birbiriyle çözülemez bir çelişki içindedir. Her şeyin teorisi, bu paradoksu açıklayabilecek varsayımsal bir kavramdır. Sırasıyla, sicim teorisi bu role daha uygundur.
Özü, dünyanın yapısının atom altı seviyesinde, parçacıkların, örneğin bir kemanın sıradan tellerin titreşimine benzer şekilde titreşmesidir. Teori adını buradan almıştır. Ayrıca, bu sicimlerin boyutları son derece küçüktür ve Planck uzunluğu etrafında dalgalanır - Kaluza-Klein teorisinde görülenle aynı. Bir atom bir galaksi boyutuna büyütülürse, o zaman sicim yalnızca yetişkin bir ağaç boyutuna ulaşacaktır. Sicim teorisi sadece çok boyutlu uzayda çalışır. Ve birkaç tane varsürümler. Bazıları 10 boyutlu alan gerektirirken, diğerleri 26 boyutlu alan gerektirir.
Başlangıcı sırasında, sicim teorisi fizikçiler tarafından büyük bir şüphecilikle algılandı. Ancak bugün en popüler olanıdır ve birçok teorik fizikçi onun gelişimiyle ilgilenmektedir. Ancak teorinin hükümlerini deneysel olarak kanıtlamak henüz mümkün değildir.
Hilbert uzayı
Daha yüksek boyutları açıklayan başka bir teori Hilbert uzayıdır. Alman matematikçi David Hilbert tarafından integral denklemler teorisi üzerinde çalışırken tanımlanmıştır.
Hilbert uzayı, Öklid uzayının özelliklerini sonsuz boyutta tanımlayan matematiksel bir teoridir. Yani sonsuz sayıda boyutu olan çok boyutlu bir uzaydır.
Bilim kurguda hiperuzay
Çok boyutlu uzay fikri, hem edebi hem de sinematik birçok bilim kurgu konusuyla sonuçlandı.
Böylece, Dan Simmons'ın "Songs of Hyperion" tetralojisinde, insanlık, nesneleri uzun bir mesafeye anında transfer edebilen bir hiper-uzaysal boş portallar ağı kullanır. Robert Heinlein'ın Starship Troopers'ında askerler ayrıca seyahat etmek için hiperuzayı kullanırlar.
Hiperuzay uçuşu fikri, ünlü Star Wars destanı ve TV dizisi Babylon 5 dahil olmak üzere birçok uzay operası filminde kullanılmıştır.
"Yıldızlararası" filminin konusu neredeyse tamamen bu fikre bağlıdaha yüksek boyutlar. Kolonizasyon için uygun bir gezegen arayışında olan kahramanlar, başka bir sisteme giden bir hiperuzay tüneli olan solucan deliklerinden uzayda yolculuk ederler. Ve sonuna doğru, ana karakter, geçmişe bilgi aktarmayı başardığı çok boyutlu uzay dünyasına girer. Film ayrıca Einstein'ın çıkardığı uzay ve zaman arasındaki bağlantıyı da açıkça gösteriyor: astronotlar için zaman, Dünya'daki karakterlerden daha yavaş geçiyor.
"Küp 2: Hiperküp" filminde karakterler kendilerini bir tesseratın içinde bulur. Yani daha yüksek boyutlar teorisinde çok boyutlu bir küp denir. Bir çıkış yolu ararken, kendilerini alternatif versiyonlarıyla karşılaştıkları paralel evrenlerde bulurlar.
Çok boyutlu bir uzay fikri hala harika ve kanıtlanmamış. Ancak bugün, birkaç on yıl öncesine göre çok daha yakın ve gerçek. Gelecek yüzyılda bilim adamlarının daha yüksek boyutlarda hareket etmenin ve dolayısıyla paralel dünyalarda seyahat etmenin bir yolunu keşfetmeleri oldukça olasıdır. O zamana kadar insanlar bu konu hakkında çok fazla hayal kuracak ve harika hikayeler icat edecek.
