Többdimenziós tér: koncepció, lényeg, elmélet

Az elméleti fizika egyik fő feladata, hogy választ találjon arra a kérdésre, hogy vannak-e magasabb dimenziók. A tér valóban csak hosszúságból, szélességből és magasságból áll, vagy csak az emberi érzékelés korlátja? A tudósok évezredek óta határozottan elutasították a többdimenziós tér létezésének gondolatát. A tudományos-technológiai forradalom azonban sokat változott, és ma a tudomány már nem olyan kategorikus a magasabb dimenziók kérdésében.

Mi a koncepció lényege "többdimenziós tér"?

Az ember olyan világban él, amely három dimenzióból áll. A koordináták bármely tárgy kifejezhető három értékben. És néha kettő - ha beszélünk, mi az a Föld felszínén.

Hosszúság, szélesség és magasság segítségével mind a földi tárgyakat, mind az égitesteket - bolygókat, csillagokat és galaxisokat-lehet leírni. Elég van belőlük a mikrokozmoszban élő dolgokhoz-molekulák, atomok és elemi részecskék. A negyedik dimenziót időnek tekintik.

A többdimenziós térben legalább öt dimenziónak kell lennie. A Modern elméleti fizika számos elméletet fejlesztett ki a különböző méretű terek számára - akár 26. Van egy elmélet is, amely végtelen számú dimenzióval rendelkező teret ír le.

Euklidésztől Einsteinig

Az ókor, a középkor és a Modern idők fizikusai és matematikusai kategorikusan tagadták a magasabb dimenziók létezésének lehetőségét. Egyes matematikusok még három paraméterrel is indokolták a tér korlátozását. Az euklideszi geometria csak három dimenziót vett fel.

Advent előtt az Általános elméletről a relativitáselméletben a tudósok általában úgy vélték, hogy a többdimenziós tér olyan tárgy, amely méltatlan az elméletek tanulmányozására és előterjesztésére. Amikor Albert Einstein megfogalmazta a téridő fogalmát, három dimenziót kombinálva egy negyedik, időbeli bizonyossággal ebben a kérdésben azonnal eltűnt.

A relativitáselmélet ezt bizonyítja idő és tér nem különálló és független dolgok. Például, ha az űrhajósok olyan hajóra szállnak, amely hosszú ideig nagy sebességgel mozog, akkor a Földre való visszatéréskor fiatalabbak lesznek, mint társaik. Ennek oka, hogy kevesebb idő telik el számukra, mint a Földön élő emberek számára.

Kaluza-Klein elmélet

1921-ben a német matematikus Theodor Kaluza a relativitáselmélet egyenleteit felhasználva olyan elméletet hozott létre, amely először kombinálta a gravitációt és az elektromágnesességet. Ezen elmélet szerint a térnek öt dimenziója van (beleértve az időt is).

1926-ban Oscar Klein svéd fizikus levonta a Kaluza által leírt ötödik dimenzió láthatatlanságának igazolását. Ez abból állt, hogy a magasabb dimenziókat hihetetlenül kis értékre tömörítik, amelyet Planck-nak hívnak, és 10^-35. Ezt követően ez képezte a többdimenziós tér más elméleteinek alapját.

Húrelmélet

Az elméleti fizika ezen iránya messze a legígéretesebb. A húrelmélet azt állítja, hogy a fizikusok az általános relativitáselmélet megjelenése óta keresik. Ez az úgynevezett minden elmélet.

A tény az, hogy két alapvető fizikai elv - a relativitáselmélet és a kvantummechanika-oldhatatlan ellentmondásban vannak egymással. A mindenség elmélete hipotetikus fogalom, amely megmagyarázhatja ezt a paradoxont. A húrelmélet viszont alkalmasabb erre a szerepre, mint mások.

Lényege, hogy a világ szerkezetének szubatomi szintjén a részecskék oszcillálnak, hasonlóan a közönséges húrok oszcillációjához, például egy hegedűhöz. Ezért az elmélet kapta a nevét. Sőt, ezeknek a húroknak a méretei rendkívül kicsiek, és a Planck hossza körül ingadoznak - ugyanaz, mint a Kaluza-Klein elméletben. Ha növeli az atomot egy galaxis méretére, akkor a húr csak egy felnőtt fa méretét fogja elérni. A húrelmélet csak többdimenziós térben működik. Sőt, több változata is van. Egyesek 10 dimenziós, míg mások 26 dimenziós teret igényelnek.

Megalakulása idején a húrelméletet a fizikusok nagy szkepticizmussal érzékelték. De ma ez a legnépszerűbb, és sok elméleti fizikus foglalkozik a fejlesztésével. Az elmélet rendelkezéseit azonban még nem lehet kísérletileg bizonyítani.

Hilbert tér

A magasabb dimenziókat leíró másik elmélet a Hilbert-tér. A német matematikus, David Hilbert írta le munka közben az integrált egyenletek elméletéről.

A Hilbert-tér egy matematikai elmélet, amely leírja az euklideszi tér tulajdonságait végtelen dimenzióban. Vagyis ez egy többdimenziós tér, számtalan dimenzióval.

Hipertér a fikcióban

A többdimenziós tér gondolata számos tudományos - fantasztikus cselekményt eredményezett-mind irodalmi, mind Filmművészeti szempontból.

Tehát a Dan Simmons tetralógiában "Hyperion dalai" az emberiség olyan hipertér null portálok hálózatát használja, amelyek képesek azonnal tárgyakat távoli távolságra továbbítani. Robert Heinlein regényében "Starship Troopers" a katonák a hipertéret is használják a mozgáshoz.

A hipertér repülések ötletét számos űropera filmben használták, köztük a híres saga "Csillagok Háborúja" és a TV sorozat "Babylon-5".

A film cselekménye "Csillagközi" szinte teljesen kötődik a magasabb dimenziók gondolatához. A gyarmatosításhoz megfelelő bolygót keresve a hősök féreglyukakon keresztül utaznak az űrben - egy hipertér-alagút vezet egy másik rendszer. A vége felé pedig a főszereplő a többdimenziós tér világába kerül, amelynek segítségével sikerül információt továbbítania a múltba. A film világosan megmutatja a tér és az idő közötti kapcsolatot is, amelyet Einstein levezetett: az idő lassabban megy az űrhajósok számára, mint a földi karaktereknél.

A filmben "2. Kocka: Hiperkocka" a hősök egy Tesseract belsejében találják magukat. Tehát a magasabb dimenziók elméletében többdimenziós kockának nevezik. A kiutat keresve párhuzamos univerzumokban találják magukat, ahol találkoznak alternatív változataikkal.

A többdimenziós tér gondolata még mindig fantasztikus és bizonyítatlan. Ma azonban sokkal közelebb és valóságosabb, mint néhány évtizeddel ezelőtt. Lehetséges, hogy a következő században a tudósok felfedezik a magasabb dimenziókban való mozgás módját, következésképpen párhuzamos világokban való utazást. Addig az emberek sokat fantáziálnak erről a témáról, csodálatos történeteket találnak ki.