Пните куб по полу. Сильно. В те несколько секунд, пока он находится в движении, вы видите четыре измерения в действии. Первые три — это высота, ширина и глубина. Вы можете видеть их на самом кубе, даже не нужно его пинать, чтобы ощутить их. Последнее — это время, и вы видите его по прогрессии движения. Это измерение — время. Хотя мы не можем действительно видеть время само по себе, прогрессия расстояния, вероятно, наиболее близка к тому, что мы можем уловить, и это действительно имеет смысл в этом моделировании.
Это четыре измерения — но большую часть времени, особенно когда обсуждаются свойства пространства-времени, добавляется ещё и пятое измерение. Его считают микро-измерением, а не одним из полноценных, которые вы можете увидеть, пинав куб по полу. Даже с четырьмя предварительно обсужденными измерениями, они уже являются тем, что мы считаем «тканью пространства-времени».
Вместо этого, пятое измерение появилось, когда физики пытались связать все части вселенной таким образом, чтобы это имело смысл — или скорее, они хотели попытаться связать все фундаментальные силы, известные во вселенной, таким образом, чтобы это имело смысл. Это стало известно как теория Калуцы-Клейна, главная цель которой — связать гравитацию и электромагнитную силу в пятом измерении.
Математическая Позиция Пятого Измерения
Позже эти расчёты оказались немного неточными, но они послужили основой для позднейшего математического утверждения, которое окружает пятое микро-измерение. Первые расчёты, выполненные в рамках теории Калуцы-Клейна, включали сворачивание пятого измерения в плотную петлю, которая была бы примерно 10 в минус 33 сантиметра величиной.
С этой точки, Оскар Клейн предположил, что свет был чем-то, что происходит больше в пятом измерении, а то, что мы видим, является более разбавленной версией. Подумайте об этом, как когда вы плаваете под водой в бассейне, и на неподвижной поверхности есть волны. Вы бы восприняли волны как тени, а не как волны, которыми они на самом деле являются. Вот как Клейн думал о свете, большая часть которого происходит в пятом измерении.
Таким образом, ему удалось установить связь между двумя основными силами гравитации и электромагнетизма, которые иначе кажутся косвенно связанными в нашей воспринимаемой вселенной. Позже, эта вся идея перешла в идею суперструнной теории и супергравитации, которая впоследствии эволюционировала в М-теорию. В конечном итоге, теория Калуцы-Клейна стала больше теорией калибровки, что означает, что она вписывается в определённый тип теории поля, в которой лагранжиан не меняется при локальных преобразованиях.
Когда мы на самом деле смотрим на то, какое предложение к пятому измерению существует, это не много. Пятое измерение было бы невероятно трудно увидеть, в любом случае, потому что мы уже установили, что это одно из тех, которое «не воспринимается нами». Так же, как плавание под водой, вы не видите волн. То же здесь — вы не сможете увидеть пятое измерение, потому что оно находится над вами, на другой плоскости.
Однако это не обязательно означает, что пора отчаиваться — скорее, пора изучить уже полученные доказательства, в основном благодаря Большому адронному коллайдеру, одному из крупнейших коллайдеров частиц в мире.
Знания, Которые У Нас Есть, Предполагающие Пятое Измерение
Самое ценное, что здесь нужно отметить, это то, что мы всё ещё предполагаем существование пятого измерения. Хотя это довольно широко принято в физических и математических сообществах из-за количества смысла, который это имеет при обсуждении через уравнения, мы всё ещё не можем действительно наблюдать и полностью подтвердить его существование. Однако с помощью Большого адронного коллайдера появилось больше предположений о его значимости во вселенной.
Здесь существует идея, что столкновения субатомных частиц приводят к производству дополнительных частиц, одной из которых может быть теоретический гравитон. В этом сценарии гравитон покидает четвёртое измерение и «просачивается» в пятое измеренное пространство. Благодаря этому появляется более полное объяснение того, почему гравитация так слаба.
Хотя мы считаем гравитацию относительно сильной, она считается слабой из-за того, насколько легко её можно преодолеть в определённых обстоятельствах, особенно другими силами. Подумайте о создании электромагнита. С помощью электромагнита вы можете поднимать предметы. Это в конечном итоге оттягивает их от гравитации, делая электромагнит более сильной силой.
Предполагая пятимерное пространство, делает более слабую гравитацию немного более понятной, поэтому она широко рассматривается как теоретическая конструкция, особенно при обсуждении физики. Не только это, но и из-за того, что она считается микро-измерением, поскольку оно не имеет полного доступа к нам — поскольку мы не можем его видеть, хотя и взаимодействуем с ним.
Подумайте об этом на примере того, что мы знаем как колонисты в колониальной Америке по сравнению с правлением Великобритании. В этом случае колониальная Америка представляет четыре измерения, с которыми взаимодействуют. Однако Англия (или Великобритания) действительно не имела такой же природы присутствия в колониальной Америке, и хотя они взаимодействовали с ней в некоторой степени, это не было так часто.
Наконец, это открывает путь для других теорий, которым нужно больше одного измерения и которым нужна эта бесшовная связь между фундаментальными силами. Позже теория Эйнштейна-Максвелла работала с пятым измерением, пытаясь получить его из расстояния. Изначально идея состояла в том, чтобы попытаться вписать электромагнетизм в своё место в том, что мы знаем как пространство-время, но это не совсем сработало. До этого момента предложение и использование пятого измерения — это лучшее, что у нас есть.
Что Всё Это Значит: Краткий Обзор
Пятое измерение — это микро-измерение, которое принято в физике и математике. Оно здесь, чтобы обеспечить хорошую и бесшовную связь между гравитацией и электромагнетизмом, или основными фундаментальными силами, которые кажутся несвязанными в обычном четырёхмерном пространстве-времени.
На данный момент мы не можем видеть пятое измерение, но оно взаимодействует на более высокой плоскости, чем мы. Именно поэтому мы не можем действительно изучать или полностью доказать его существование.
Несмотря на это, существуют теории, которые были проверены на Большом адронном коллайдере, которые помогли поддержать и предложить идею о переходе гравитонов из четырёх измерений в пятое.
Тем не менее, пятое микро-измерение остаётся, потому что оно помогает поддерживать другие теории физики, которые имеют больше смысла, когда вы рассматриваете, как сами измерения сконструированы.