Salah satu tugas utama fizik teori hari ini ialah mencari jawapan kepada persoalan sama ada terdapat dimensi yang lebih tinggi. Adakah ruang benar-benar hanya terdiri daripada panjang, lebar dan tinggi, atau adakah ia hanya batasan persepsi manusia? Selama beribu tahun, saintis menolak dengan kuat idea tentang kewujudan ruang multidimensi. Walau bagaimanapun, revolusi saintifik dan teknologi telah banyak berubah, dan hari ini sains tidak lagi begitu kategorikal dalam isu dimensi yang lebih tinggi.
Apakah intipati konsep "ruang berbilang dimensi"?
Manusia hidup dalam dunia yang terdiri daripada tiga dimensi. Koordinat mana-mana objek boleh dinyatakan dalam tiga nilai. Dan kadangkala dua - apabila ia berkaitan dengan apa yang ada di permukaan Bumi.
Panjang, lebar dan tinggi boleh digunakan untuk menerangkan kedua-dua objek darat dan badan angkasa - planet, bintang dan galaksi. Mereka juga cukup untuk benda yang mendiami mikrokosmos - molekul, atom dan asaszarah. Dimensi keempat dianggap sebagai masa.
Mesti ada sekurang-kurangnya lima dimensi dalam ruang berbilang dimensi. Fizik teori moden telah membangunkan banyak teori untuk ruang dengan dimensi berbeza - sehingga 26. Terdapat juga teori yang menerangkan ruang dengan bilangan dimensi yang tidak terhingga.
Dari Euclid ke Einstein
Ahli fizik dan ahli matematik Purba, Zaman Pertengahan dan zaman Moden secara mutlak menafikan kemungkinan wujudnya dimensi yang lebih tinggi. Sesetengah ahli matematik juga menyimpulkan justifikasi untuk pengehadan ruang oleh tiga parameter. Geometri Euclid hanya mengandaikan tiga dimensi.
Sebelum kemunculan relativiti am, para saintis pada umumnya menganggap ruang multidimensi sebagai subjek yang tidak layak untuk dikaji dan kemajuan teori. Apabila Albert Einstein merumuskan konsep ruang-masa, menggabungkan tiga dimensi dengan keempat, masa, kepastian dalam perkara ini serta-merta hilang.
Teori relativiti membuktikan bahawa masa dan ruang bukanlah benda yang terpisah dan bebas. Sebagai contoh, jika angkasawan menaiki kapal yang bergerak dengan kelajuan tinggi untuk masa yang lama, maka apabila kembali ke Bumi mereka akan lebih muda daripada rakan sebaya mereka. Sebabnya ialah masa yang lebih singkat untuk mereka berbanding manusia di Bumi.
Teori Kaluza-Klein
Pada tahun 1921, ahli matematik Jerman Theodor Kaluza, menggunakan persamaan teori relativiti, mencipta teori yangyang buat pertama kalinya menggabungkan graviti dan elektromagnetisme. Menurut teori ini, ruang mempunyai lima dimensi (termasuk masa).
Pada tahun 1926, ahli fizik Sweden Oscar Klein menyimpulkan justifikasi untuk halimunan dimensi kelima, yang diterangkan oleh Kaluza. Ia terdiri daripada fakta bahawa dimensi yang lebih tinggi dimampatkan kepada nilai yang sangat kecil, yang dipanggil nilai Planck dan ialah 10-35. Selepas itu, ini membentuk asas kepada teori lain ruang berbilang dimensi.
Teori rentetan
Bidang fizik teori ini adalah yang paling menjanjikan. Teori rentetan mendakwa sebagai perkara yang dicari oleh ahli fizik sejak kemunculan relativiti am. Inilah yang dikatakan teori segala-galanya.
Hakikatnya ialah dua prinsip fizik asas - teori relativiti dan mekanik kuantum - berada dalam percanggahan yang tidak dapat diselesaikan antara satu sama lain. Teori segala-galanya adalah konsep hipotesis yang boleh menjelaskan paradoks ini. Sebaliknya, teori rentetan lebih sesuai untuk peranan ini.
Intipatinya ialah pada tahap subatomik struktur dunia, zarah bergetar, serupa dengan getaran tali biasa, contohnya, biola. Di sinilah teori itu mendapat namanya. Lebih-lebih lagi, dimensi rentetan ini sangat kecil dan turun naik di sekitar panjang Planck - yang sama yang muncul dalam teori Kaluza-Klein. Jika atom diperbesarkan kepada saiz galaksi, maka rentetan hanya akan mencapai saiz pokok dewasa. Teori rentetan hanya berfungsi dalam ruang multidimensi. Dan terdapat beberapaversi. Ada yang memerlukan ruang 10 dimensi, manakala yang lain memerlukan ruang 26 dimensi.
Pada masa penubuhannya, teori rentetan dilihat oleh ahli fizik yang sangat meragui. Tetapi hari ini ia adalah yang paling popular, dan banyak ahli fizik teori terlibat dalam pembangunannya. Walau bagaimanapun, masih belum mungkin untuk membuktikan peruntukan teori secara eksperimen.
Hilbert space
Teori lain yang menerangkan dimensi yang lebih tinggi ialah ruang Hilbert. Ia diterangkan oleh ahli matematik Jerman David Hilbert semasa mengusahakan teori persamaan kamiran.
Ruang Hilbert ialah teori matematik yang menerangkan sifat-sifat ruang Euclidean dalam dimensi tak terhingga. Iaitu, ia adalah ruang berbilang dimensi dengan bilangan dimensi yang tidak terhingga.
Hyperspace dalam fiksyen sains
Idea ruang berbilang dimensi telah menghasilkan banyak plot fiksyen sains - kedua-dua sastera dan sinematik.
Oleh itu, dalam tetralogi "Songs of Hyperion" Dan Simmons, manusia menggunakan rangkaian portal null hiperspatial yang mampu memindahkan objek dengan serta-merta pada jarak yang jauh. Dalam Starship Troopers karya Robert Heinlein, askar juga menggunakan ruang hiper untuk mengembara.
Idea penerbangan hiperangkasa telah digunakan dalam banyak filem opera angkasa, termasuk saga Star Wars yang terkenal dan siri TV Babylon 5.
Plot filem "Interstellar" hampir sepenuhnya terikat dengan idea itudimensi yang lebih tinggi. Untuk mencari planet yang sesuai untuk penjajahan, wira mengembara melalui angkasa melalui lubang cacing - terowong hyperspace yang menuju ke sistem lain. Dan menjelang akhir, watak utama memasuki dunia ruang multidimensi, dengan bantuannya dia berjaya memindahkan maklumat ke masa lalu. Filem ini juga jelas menunjukkan hubungan antara ruang dan masa, yang disimpulkan oleh Einstein: untuk angkasawan, masa berlalu lebih perlahan berbanding watak di Bumi.
Dalam filem "Cube 2: Hypercube" watak-watak mendapati diri mereka berada di dalam tesseract. Jadi dalam teori dimensi yang lebih tinggi dipanggil kiub multidimensi. Untuk mencari jalan keluar, mereka mendapati diri mereka berada di alam semesta selari, di mana mereka bertemu dengan versi alternatif mereka.
Idea ruang berbilang dimensi masih hebat dan belum terbukti. Walau bagaimanapun, hari ini ia lebih dekat dan lebih nyata daripada beberapa dekad yang lalu. Ada kemungkinan bahawa pada abad yang akan datang, saintis akan menemui cara untuk bergerak dalam dimensi yang lebih tinggi dan, oleh itu, mengembara dalam dunia selari. Sehingga itu, orang ramai akan banyak berkhayal tentang topik ini, mencipta cerita yang menakjubkan.
