Zawartość
- Po pierwsze, teoria względności
- Teorie piątego wymiaru
- Niewidoczne przez gołe oko
- Grawitacja i jej skutki
- Potem było 10 - lub więcej
Piąty wymiar ma dwie definicje: pierwsza to nazwa pop-wokalnej grupy z 1969 roku. Drugim, postawionym przez szwedzkiego fizyka Oskara Kleina, jest wymiar niewidoczny dla ludzi, w którym siły grawitacji i elektromagnetyzmu jednoczą się, tworząc prostą, ale wdzięczną teorię sił fundamentalnych. Dzisiaj naukowcy używają 10 wymiarów i teorii strun, aby wyjaśnić, gdzie spotyka się grawitacja i światło ze spektrum elektromagnetycznego.
Po pierwsze, teoria względności
Aby opanować piąty wymiar, zacznij od specjalnej teorii względności Einsteina. Einstein zaproponował, że prawa fizyki są spójne dla obserwatorów nie przyspieszających, bez względu na to, gdzie się znajdują w przestrzeni, ponieważ absolutne ramy odniesienia nie istnieją. Teoria Einsteinsa stwierdziła, że prędkość bytu lub jego pęd można zmierzyć tylko w odniesieniu do czegoś innego, a po drugie, że prędkość światła jest stała w próżni, niezależnie od osoby, która ją mierzy i prędkości, z jaką podróżuje. Trzecia część równania polega na tym, że nic nie idzie szybciej niż światło w przeciwieństwie do praw grawitacyjnych Newtona. Aby to zadziałało, Einstein potrzebował czwartego wymiaru zwanego czasoprzestrzenią. Swoją teorię wyraził za pomocą słynnego równania matematycznego E = MC2.
Teorie piątego wymiaru
Ponieważ światło lub energia w teorii Einsteina pochodzi z interakcji siły elektromagnetycznej, naukowcy od ponad 100 lat szukają sposobów na połączenie energii lub światła z siły elektromagnetycznej z pozostałymi trzema siłami, które są silnymi i słabymi siłami jądrowymi i powaga. Dwie teorie, niezależnie opracowane i zaproponowane przez niemieckiego matematyka Theodora Kaluzę i szwedzkiego fizyka Oskara Kleina, sugerują możliwość istnienia piątego wymiaru, w którym elektromagnetyzm i grawitacja jednoczą się.
Niewidoczne przez gołe oko
Klein wpadł na pomysł, że piąty wymiar jest niewidoczny dla ludzkiego oka, ponieważ jest niewielki i zwija się, jakby pluskwa pigułki stacza się pod groźbą. Einstein i jego asystenci, Valentine Bargmann i Peter Bergmann, na początku lat 30. i 40. XX wieku bezskutecznie próbowali powiązać czwarty wymiar teorii Einsteina z dodatkowym wymiarem fizycznym, piąty, aby włączyć elektromagnetyzm.
Grawitacja i jej skutki
Teoria względności Einsteina zasadniczo sugerowała, że czasoprzestrzeń ulega wypaczeniu, odczuwanemu jako grawitacja przez duże obiekty, takie jak Ziemia. Opierał się na pomiarze fal grawitacyjnych i możliwości czarnych dziur, chociaż spędził swoje późniejsze lata próbując obalić ideę czarnych dziur, co naukowcy ostatecznie potwierdzili jako rzeczywistą w 1971 r., Dekady po śmierci Einsteina. Ale 100 lat po tym, jak po raz pierwszy opublikował swoją teorię względności, naukowcy potwierdzili również istnienie fal grawitacyjnych we wrześniu 2015 r., Kiedy naukowcy z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory po raz pierwszy wykryli i zmierzyli fale grawitacyjne, które falowały w przestrzeni po połączeniu dwóch czarnych dziur.
Potem było 10 - lub więcej
Naukowcy wciąż nie zgadzają się co do tego, ile wymiarów naprawdę istnieje. Niektórzy mówią sześć, niektórzy 10, a inni ad infinitum lub do nieskończoności. Teoria strun zakłada, że absolutnie wszystko w tym wszechświecie jest przejawem jednego obiektu - maleńkiej struny. Sposób, w jaki wibruje, określa, czy jest to foton, czy elektron, a wszystko jest częścią jednej ujednoliconej koncepcji. Ponieważ zbyt mało odchyleń może uwzględniać wszystkie cząstki i siły we wszechświecie, teoria strun wymaga co najmniej sześciu dodatkowych wymiarów oprócz znanych czterech. Te wymiary są dwojakiego rodzaju: te, które można zobaczyć, i te, które są małe i zwinięte w kłębek, jak pierwotnie zakładał Klein, istnieją na poziomie mikroskopowym.