Таємні грані реальності: чому наука шукає додаткові виміри Всесвіту і які наслідки, якщо вони є
- Сучасна фізика розглядає можливість існування додаткових вимірів, що можуть пояснити слабкість гравітації та природу темної енергії.
- Гіпотеза мембранного світу припускає, що наш Всесвіт є плівкою на межі багатовимірного гіперпростору, де елементарні частинки – це кінці п'ятивимірних струн.
Ми звикли сприймати світ через три просторові координати й час, але сучасна фізика припускає, що наша реальність значно складніша. Гіпотеза про існування додаткових вимірів перестала бути лише сюжетом наукової фантастики, перетворившись на інструмент для розв'язання фундаментальних проблем світобудови. Відповіді на ці питання можуть змінити уявлення про простір, у якому ми існуємо.
Як приховані виміри впливають на закони фізики та наше сприйняття реальності?
Концепція додаткових вимірів часто згадується в контексті теорії струн – радикального набору ідей, згідно з якими все у світі складається з неймовірно крихітних струн. Вібрації цих об'єктів створюють ефекти, які ми сприймаємо як атоми, електрони чи кварки. Однак для функціонування цієї моделі потрібні приховані простори, де ці струни могли б вільно існувати, залишаючись непомітними для людського ока. Це породжує питання про те, де саме вони знаходяться і чому ми їх не бачимо, пише 24 Канал.
Дивіться також Чим пахнуть інші світи: який запах можна відчути на Місяці, Марсі та у відкритому космосі
Якщо додаткові виміри існують, вони можуть розв'язати критичні проблеми сучасної науки. Наприклад, це стосується гравітації, яка є значно слабшою за інші фундаментальні сили. Існує припущення, що частина гравітаційної енергії просто витікає у приховані виміри, що послаблює її вплив у нашому відчутному світі.
Аналогічно, вчені намагаються пояснити природу темної енергії: якщо розміри додаткових вимірів змінюються з часом, це безпосередньо впливає на енергетичний баланс відомого нам чотиривимірного простору-часу.
Класичним прикладом для розуміння цієї концепції є повість "Флатландія", де герої живуть у двовимірному світі, нагадуючи шайби на льоду. З їхньої перспективи будь-яка інша фігура виглядає як лінія. Проте істота з трьома вимірами може бачити їх згори, спостерігаючи навіть внутрішні органи двовимірних мешканців. Ба більше, тривимірний спостерігач здатний витягнути таку фігуру з її площини, а для тих, хто залишився у Флатландії, цей процес виглядав би як дивна зміна поперечного перерізу об'єкта, що поступово зникає. Екстраполюючи це на наш світ, можна припустити, що істота з вищого виміру могла б зазирнути всередину людини або навіть вихопити її з нашої реальності.
Мембранний світ і гіперпростір
Однією з популярних моделей є гіпотеза мембранного світу, запропонована у 1999 році. Вона стверджує, що наш Всесвіт є лише тонкою плівкою або мембраною на межі багатовимірного космосу, який називають гіперпростором. У такій моделі ми можемо перебувати на кордоні з космічною порожнечею. Елементарні частинки в цьому випадку – це лише кінці п'ятивимірних струн, що простягаються в гіперпростір, але ми бачимо лише їхні точки дотику з нашою мембраною.
Додаткові виміри не обов'язково мають бути гігантськими. Вони можуть нагадувати фігури, вкладені одна в одну, або бути настільки крихітними, як мікроскопічні бульбашки в склі. Такі "кишенькові всесвіти" неможливо помітити неозброєним оком, оскільки вони менші за фотон. Проте їх можна виявити за допомогою непрямих ознак.
Наприклад, гравітаційна хвиля, проходячи крізь таку "бульбашку", мала б трохи змінити свою форму. Сучасні детектори гравітаційних хвиль, прискорювачі частинок і телескопи вже полюють на ці ледь помітні викривлення або екзотичні частинки, що можуть виникати лише в багатовимірному просторі, пише New Scientist. Хоча прямих доказів поки що не знайдено, саме підтвердження цієї теорії стане радикальним зсувом у розумінні будови Всесвіту.