Žijeme v trojrozměrném vesmíru se třemi prostorovými dimenzemi a jednou další dobou. Experimenty dvou skupin vědců však ukázaly, že přítomnost čtvrté prostorové dimenze je skutečně možná a není omezena na jednoduché směry nahoru a dolů, vlevo a vpravo a také dopředu a dozadu.
Okamžitě je třeba vzít v úvahu, že takové závěry jsou v rozporu se známými fyzikálními zákony, vycházely z velmi složitých výpočtů, zčásti teoretických experimentů a za použití zákonů kvantové mechaniky.
Porovnáním výsledků pozorování dvou speciálně vytvořených dvourozměrných médií dokázaly dva nezávislé týmy vědců z Evropy a Spojených států najít cestu do čtvrté prostorové dimenze a generovat takzvaný kvantový Hallův efekt - jev vodivosti dvourozměrného plynu při nízkých teplotách v silných magnetických polích.
"Fyzicky nemáme 4-dimenzionální prostor, ale můžeme dosáhnout 4-dimenzionálního kvantového Hallova efektu s nízko-dimenzionálním systémem, protože tento vysoce-dimenzionální systém je zakódován ve své komplexní struktuře," říká Makael Rechtsman, profesor na University of Pennsylvania.
"Možná budeme schopni přijít s novou fyzikou ve vyšší dimenzi a pak vytvořit zařízení, která mají tuto výhodu v nižších dimenzích."
Jinými slovy, 3D objekty vrhají 2D stíny, ze kterých můžete uhodnout tvar těchto objektů. Při pozorování některých skutečných fyzických trojrozměrných systémů můžeme pochopit něco o jejich čtyřrozměrné povaze, protože podle fyziků mohou být trojrozměrné objekty stíny čtyřrozměrných objektů, které se objevují v nižších rozměrech. To vše může vést k některým novým základním objevům ve vědě.
Díky velmi sofistikovaným výpočtům, za něž byla v roce 2016 udělena Nobelova cena, nyní víme, že kvantový Hallův efekt naznačuje existenci čtvrté dimenze v prostoru. Nejnovější experimenty dvou týmů fyziků, zveřejněné v časopise Nature, nám dávají příklad účinků, které může mít tato čtvrtá dimenze.
Evropský tým vědců ochladil atomy téměř na absolutní nulu a pomocí laserů je umístil do dvourozměrné mříže. Aplikováním kvantové „pumpy“na excitaci zachycených atomů si fyzici všimli malých pohybových variací, které odpovídají projevům efektu 4D kvantové Hall, což naznačuje, že k této čtvrté dimenzi lze přistupovat.
Propagační video:
Americký tým fyziků také používal lasery, ale ovládal světlo procházející skleněným blokem. Při simulaci účinku elektrického pole na nabité částice byli vědci také schopni pozorovat účinky 4D kvantového Hallova efektu.
Podle vědců se oba experimenty navzájem dokonale doplňují.
Samozřejmě nemáme fyzický přístup k tomuto čtyřrozměrnému světu (protože jsme uvězněni v trojrozměrném prostoru), ale vědci se domnívají, že pomocí kvantové mechaniky se můžeme dozvědět více o čtyřrozměrném prostoru a rozšířit naše omezené znalosti vesmíru.
Pro lepší přehlednost doporučujeme sledovat níže uvedené video. Ukazuje, jak se postava 2D plošináře najednou ocitne ve 3D světě. Podle našeho pohledu se nám bude zdát, že jsme stále v dvourozměrném světě, ale jak se v něm pohybujeme, uvidíme určitá zkreslení prostoru, protože trojrozměrný svět bude překrýván v dvourozměrné rovině. Vědci viděli podobné pokusy ve výše popsaných experimentech. Byli to oni, kdo naznačili existenci čtyřdimenzionálního prostoru, který fyzicky nevidíme, ale jehož účinky se překrývají v naší trojrozměrné rovině.
Přestože se fyzicky nemůžeme dostat do čtyřrozměrného prostoru, dostali jsme důkazy o jeho existenci a jasnější představu o tom, jak to funguje. Vědci zase chtějí použít výsledky těchto pozorování pro podrobnější analýzu. Kdo ví, snad v průběhu další práce budou moci provést další objevy.
Nikolay Khizhnyak