Autor plně souhlasí s poznámkou V. Aleksandrova a věří, že velmi správně upozornil na některý aspekt jedné ze základních otázek moderní teoretické fyziky. Zákony vědecké popularizace však vždy neumožňují přesně a důsledně popsat moderní teorie časoprostoru. Potvrzuje to práce vynikajících vědců jako Hawking, Kaku, Green, Vilsnkin.
Pokud tedy ignorujeme vynalézavost, kterou se vícedimenzionální fyzický prostor zvětšuje o počet školských kartézských souřadnic, jak se často vyskytuje v literatuře, pak potřebujeme celý příběh o tom, „odkud“pocházejí další dimenze a jak jsou použity v moderní fyzice.
Tajemství Einsteinovy vůle
Existuje legenda, která krátce před odjezdem do jiného světa se slovy: „No, teď zjistím, jak to všechno funguje“, skvělý fyzik Albert Einstein dokázal spojit všechna známá fyzikální pole do jednoho vzorce. Genius zapisoval své výpočty do jednoduchého školního zápisníku, který nazval „Unified Field Theory“. Geniální tvůrce nové fyziky hodně přemýšlel o dalším osudu svého objevu v epochách a nakonec rozhodl, že lidstvo ještě není připraveno ovládat časoprostor a cestovat do jiných dimenzí …
Okamžitě po jeho smrti se šířily zvěsti o „Einsteinově zákoně“a jejich zdroje jsou stále nejasné. Možná je to kvůli nedokončeným dílům vědce, ve kterých jsou podivné mezery a nedocenění. Ve stejné době si většina jeho životopisců je jistá, že pokud existuje „Einsteinův zákon“, s největší pravděpodobností byl spálen a rozptýlen spolu s jeho popelem na rozlohy Atlantiku podle poslední vůle génia.
Einsteinův úžasný svět je založen na jeho teorii relativity, která spojuje gravitaci s geometrií samotného časoprostoru. To lze považovat za elastický povrch, ve kterém všechna těla tvoří různě tvarované nálevky. Například všechna těla sluneční soustavy se zhroutí do prostorové deprese naší hvězdy a zemský trychtýř bude obsahovat měsíc, umělé satelity, všechny objekty na povrchu a samozřejmě i vás a mě.
Einsteinova teorie dosáhla obrovského úspěchu po astronomických objevech odklonu světelných paprsků od vzdálených hvězd poblíž Slunce. Mnohem později astronomové také zaznamenali úžasné kosmické gravitační čočky. Byla tedy vyřešena zajímavá hádanka více obrazů velmi vzdálených kvazi-hvězdných objektů - kvasary. Blížící se galaxie zkreslují svůj obraz svými „vlnkami časoprostoru“a způsobují výskyt tak bizarních postav, jako je slavný „Einsteinův kříž“.
Propagační video:
Ale zázraky Einsteinova světa se na to neomezují. Teorie relativity vysvětluje, jak se dostat do jiných dimenzí!
Chcete-li to provést, musíte se ponořit do bezedných děr v prostoru poblíž slavných černých děr. A přestože vědci stále hádají o tom, co je uvnitř takových „gravitačních kolapsů“, kde se zdá, že hmota spadá „do sebe“, sám Einstein spolu se svým kolegou Nathanem Rosenem s jistotou předpověděl, že tam byla skryta skutečná cesta k jiným dimenzím. … Podařilo se jim vybudovat jakýsi matematický přechod mezi body „vpíchnutí“časoprostoru. „Einstein-Rosenovy mosty“mohou spojovat velmi vzdálené části viditelného vesmíru metagalaxy, ačkoli mnoho detailů zde není jasné.
Fyzici už dnes nepřekvapují nové modely „červí díry“a „červí díry“, které podle Einsteinovy teorie gravitace vedou do neznáma z jádra černých děr. Na druhé straně se samotná teorie relativity neustále vyvíjí. Možná budou teoretici brzy schopni kombinovat elektromagnetismus s gravitací, čímž se splní hlavní sen velkého vědce. Na této cestě je mnoho nadějí spojeno s dalším vývojem Einsteinovy teorie supergravity, která spojuje nesrovnatelný mikro- a makrokosmos.
Zhruba řečeno, podstatou supergravity je přítomnost dalších dimenzí v 11-dimenzionálním časoprostoru. Zde se otevírá neomezený prostor pro fyzické a matematické fantazie. Koneckonců, jak již bylo zmíněno, teoreticky je možné najít jak světové částice, tak celé vesmíry „zabalené“v jiných dimenzích.
Autor plně představuje rozhořčení mnoha jeho kolegů, kteří četli poslední řádky. K naší nejhlubší lítosti není v žádném případě možné více či méně přísně vyprávět o nových teoriích časoprostoru v jednom článku. Matematický aparát skupinové teorie je ostatně nesmírně obtížné popularizovat.
Není však třeba ztrácet naději: teorie relativity byla kdysi považována za nejobtížnější matematickou konstrukci, ale dnes se ve škole úspěšně studuje.
Tajemství skrytých dimenzí
Fyzici-teoretici, kteří budovali moderní teorie jiných prostor a dimenzí, se kdysi setkali s velmi podivným výsledkem, publikovaným již na počátku dvacátých let. minulého století, profesor Koenigsberga na univerzitě Theodora Kaluzy.
Tento polsko-německý fyzik od samého počátku ocenil hluboký potenciál vlastní teorii relativity a na základě toho vytvořil řadu původních geometrických konstrukcí pro různé fyzické nuly. V dalším kroku se odvážně rozhodl spojit geometrii gravitace a elektromagnetismu. Kaluza nakonec dokázal nečekaně získat neobvykle zakřivený pětimenzionální časoprostor, včetně gravitace a Maxwellova elektromagnetického pole.
Současníci po dlouhou dobu vnímali Kaluzovy konstrukce pouze jako matematickou hádanku, která ve fyzickém světě neměla analogii. V 1926, švédský fyzik a matematik Oskar Klein převzal vývoj Kaluza teorie, po kterém to stalo se známé jako Kaluza-Klein teorie.
Tato napůl zapomenutá práce najednou Einsteina velmi zajímala a tlačila ho k příčině jeho celého následného života - hledání Jednotné teorie pole. Ke své hluboké lítosti nemohl postupovat touto cestou, protože nemohl do svých konstrukcí zapadnout existenci elementárních částic. Uplynulo půl století, dokud Kaluzovy myšlenky nezajímaly moderní tvůrce Teorie všeho (jak fyzikové nazývají sjednocenou teorii všech známých částic a sil). Zde vznikla myšlenka skutečného vícerozměrného prostoru, ve kterém geometrie spojuje všechna existující fyzická pole.
Samozřejmě okamžitě vyvstává zřejmá otázka: jak se v okolním světě projeví další prostorové dimenze? Odpověď je jeden termín - zhutnění. To znamená, že každá „extra“dimenze za třemi známými je v supermikroskopickém měřítku stočena jako pružina. Zde vzniká nápadná „krajina“teorie proudů, kde nejmenší hmotné objekty nevypadají jako obvyklé body, ale rozšířené struktury. Vibrace jako běžné řetězce vytvářejí spektrum všech známých elementárních částic.
Takto vstupují do našeho světa nejobvyklejší „vícerozměrné“dimenze, které jsou milované nejen teoretickými fyziky, ale také autory science fiction. Vidíš je nějak? Nebo alespoň nepřímo cítit přítomnost těchto hloubek mikrokosmu?
Výpočty ukazují, že to vyžaduje zcela nepředstavitelné energie a urychlovač částic pro studium tohoto problému obsadí celou sluneční soustavu. Vědci však neztrácejí srdce a hledají nové cesty k vícerozměrnému prostoru. Může se jednat o dosud neznámé vesmírné jevy a nové účinky na další generaci LHC …
Metaverse větve
Teoretické konstrukce vícerozměrných světů se začaly běžně vyskytovat v kruhu matematiků již ve 20. letech 20. století. minulého století, ale fyzici od samého začátku s nimi jednali s velkými předsudky. Koneckonců, stačí přidat jednu další dimenzi a planety se začnou odtrhávat od svých drah a hmota se stane nestabilní a rozpadne se na samostatné atomy. To vše je pozoruhodně popsáno v knize významného vědeckého historika a popularizátora G. E. Gorelik, který se jmenuje „Proč je prostor trojrozměrný?“V dílech matematika M. Gardnera najdete mnoho skvělých umělecky populárních ilustrací ze světa mnoha dimenzí. Tyto knihy nejen hlouběji vědecky analyzují dimenzi našeho světa, ale také zvažují alternativní možnosti, ve kterých by nebylo místo pouze pro člověka, a pro proteinový život obecně.
Mnohem častěji však existují díla, ve kterých se vícerozměrné světy prakticky neliší od našeho čtyřrozměrného vesmíru, obsahují pouze větší počet souřadnic. V tomto ohledu vynikající americký fyzik, laureát Nobelovy ceny Steven Weinberg, jednou poznamenal, že se to podobá postavení ufologů, kteří si jsou naprosto jistí, že v kontaktu s mimozemšťany se určitě setkáme, pokud ne zelenými muži z létajících talířů, pak určitě s něčím něco podobného broukům nebo chobotnicím.
Další dlouhodobý problém, o kterém se uvažuje od starověku, souvisí také s rozměrem našeho vesmíru: z jakých minimálních částic se skládá prostor a čas? Nejmenší buňky spacetime lze nalézt jak v kvantových supergravitačních teoriích, tak v superstringových modelech. Všechny jsou umístěny v prostoru jiné dimenze, poněkud připomínající kus látky tkané ze strunových vláken. Současně teoretici předem opatrně stanoví, že tyto extrémně malé objekty jsou zásadně nezjistitelné a mohou se nějakým způsobem projevit na ultravysokých energiích.
Přední teoretik superstrunu Juan Maldaseia nedávno ahoristicky poznamenal, že moderní fyzici žijí v očekávání zázraku, když nějaký neočekávaný experiment nebo dokonce pozorování vesmíru potvrdí, že kostra vesmíru obsahuje další kosti neviditelných rozměrů.
V tomto případě bychom měli být jen trpěliví …
Tajemství časoprostoru
Je třeba poznamenat, že novináři a spisovatelé si již dlouho všimli zmatku panujícího v teoriích fyziků. Široce rozšířený názor v literárním pseudovědeckém prostředí je tak, že jakékoli myslitelné zázraky a proměny jsou dílem cizinců z jiných dimenzí. Moderní kouzelníci a psychici jdou ještě dále. Ti, kteří vážně věří, že jejich paranormální triky jsou vysvětleny prostorem jiné reality. Je zcela přirozené, že „nejmódnější“teoretický koncept mnohonásobného vesmíru - multiverse úzce souvisí s vícerozměrnými verzemi zobecnění superstringů. "M-teorie".
M-teorie obsahuje mnoho možností pro jiné dimenze. Je založen na „zkroucených“dimenzích, které jsou „extradimenzionálními zbytky“zrození našeho vesmíru v monstrózní kataklyzmě Velké boil. V takových vědeckých spekulacích (takže teorie teoreticky bez dostatečné experimentální základny se docela správně nazývá), dokonce ještě před „začátkem všeho“v protospace jiných dimenzí, došlo k určitým procesům, které vedly k začátku dějin našeho vesmíru.
Zde však musíme připustit, že ani elementární fyzici, dělící se částice na samém dně hmoty, ani astrofyzici, kteří dosáhli extrémních hranic metagalaxy, nikdy nezaznamenali žádné zázraky naznačující přítomnost „mimorozměrného“podprostoru v naší realitě …
Velmi důležitá je však i samotná absence dalších rozměrů. Koneckonců, to nám umožňuje pochopit, proč se náš svět vyvíjí tímto způsobem, což může zase dát klíč k novým základním zákonům vývoje vesmíru.