Realitatea fizică și „Dimensiunile”

De Margaret Wertheim
Teoria Relativității ne spune că trăim în 4 dimensiuni. Teoria Corzilor ne spune că există 10 dimensiuni. Ce anume sunt „dimensiunile” și cum afectează ele realitatea?
Arhitectura, ca artă și știință, școala și dicționarele ne spun că spațiul este tridimensional. Oxford English Dictionary  definește spațiul ca fiind „o zonă continuă sau o întindere liberă, disponibilă sau neocupată; Dimensiunile înălțimii, adâncimii și lățimii, în care toate lucrurile există și se mișcă”.  În secolul al XVIII-lea Immanuel Kant a susținut că „spațiul tridimensional euclidian este o necesitate a priori…în prezent, datorită prezenței (chiar până la saturație) unei multitudini de imagini CGI și jocuri video suntem în mod constant supuși reprezentărilor a ceea ce pare a fi o axiomatică rețea carteziană. Din perspectiva secolului XXI, acest lucru pare aproape evident.
Și totuși, ideea că locuim într-un spațiu care poate fi definit de orice formulă matematică este o inovație radicală a culturii occidentale, lucru ce a necesitat o răsturnare a vechilor convingeri cu privire la natura realității. Deși nașterea științei moderne este deseori prezentată ca fiind o tranziție spre o explicație mecanicistă a naturii, cu siguranță mai importantă și mai viabilă, ea reprezintă transformarea care a înrădăcinat în mentalul nostru noțiunea de spațiu, ca construct geometric.
De-a lungul ultimului secol nevoia de a descrie și prezenta forma geometrică a spațiului a devenit o provocare majoră a fizicii teoretice, cu experți care, începând de la Albert Einstein încoace, au încercat să explice toate forțele fundamentale ale naturii ca fiind elemente secundare ale însăși formei spațiului. În timp ce la nivelul nostru pământean suntem educați să gândim și privim spațiul ca având trei dimensiuni, Relativitatea Generală prezintă o imagine a unui Univers 4-dimensional, în timp ce Teoria Corzilor spune că ar avea 10 dimensiuni…sau 11, dacă luăm în considerare o versiune extinsă, cunoscută sub numele de Teoria M. Există și variante ale Teoriei M cu 26 de dimensiuni și, mai recent, există matematicieni care au fost foarte încântați de o versiune ce descrie spații de 24 de dimensiuni. Dar ce anume sunt aceste „dimensiuni”?! Ce anume înseamnă să discuți despre un spațiu 10-dimensional al existenței?
Pentru a înțelege modelul matematic modern al gândirii despre noțiunea de spațiu trebuie, întâi de toate, să luăm în considerare existența unui câmp ocupat de materie. Sau, cel puțin, noțiunea de „spațiu” trebuie privită ca fiind ceva extins. Acest lucru este evident pentru noi, însă pentru Aristotel o astfel de idee era considerată o anatemă…conceptele sale despre lumea fizică au dominat gândirea occidentală a antichității târzii și Evulului Mediu.
Strict vorbind, fizica aristoteliană nu a inclus o teorie a spațiului ci doar un concept al locului. Pentru Aristotel, o ceașcă, de exemplu, este înconjurată doar de aer (el însuși o substanță). În concepția sa despre lumea fizică nu există spațiu gol ci există doar limite între un anume tip de substanță și altul…ceașca și aerul și/sau masa. Pentru Aristotel „spațiul” era doar limita infinit de subțire dintre ceașcă și ceea ce o înconjura…fără existența extinderii (sale) spațiul nu era ceva în care altceva ar putea intra / fi introdus.
Cu câteva secole înaintea lui Aristotel, Leucippus și Democritus au emis o teorie a realității ce prezenta o viziune a inseparabilității spațiului – o viziune „atomistă”, prin care lumea materială este compusă din particule minuscule (sau atomi) care se deplasează printr-un spațiu gol sau vid. Aristotel a respins însă atomismul susținând că acest concept de spațiu gol sau vid  era incoerent dpdv al logicii. Prin definiție, a spus el, „nimicul” nu poate exista…și au trecut câteva secole până când acest adevăr aristotelian a fost depășit. Doar după ce Galileo și Descartes au făcut din spațiul extins o piatră de temelie a fizicii moderne (începutul secolului al XVII-lea), această viziune inovatoare a devenit o noțiune de bază. Așa după cum a specificat și filosoful american Edwin Burtt, în 1924, „În viziunea ambilor gânditori spațiul fizic era identificat cu un loc geometric…iată geometria tridimensională euclidiană care se predă acum la școală.”
Cu mult înainte ca fizicienii să îmbrățișeze viziunea euclidiană, pionierii conceptului de spațiu ca loc geometric au fost pictorii…lor le datorăm acest salt remarcabil al viziunii noastre despre Lume. Urmare a răspândirii acestei viziuni artistice ce prezenta lumii un nou, pe atunci, concept (el data totuși de pe vremea lui Platon și Pitagora, cei mai importanți oponenți ai teoriei lui Aristotel), în Europa Evului Mediu târziu a prins cheag o nouă teorie: Dumnezeu a creat Lumea conform legilor geometriei euclidiene. Începând din secolul XIV și până în secolul XVI artiști precum Giotto, Paolo Uccello și Piero della Francesca au dezvoltat tehnici a ceea ce a devenit apoi cunoscut ca perspectivă…un nou stil, denumit până atunci „reprezentare grafică geometrică”. Prin explorarea conștientă a principiilor geometrice acești pictori au învățat, treptat, cum să construiască imagini ale obiectelor într-un spațiu tridimensional. Ca urmare a acestui proces ei au reprogramat mințile europene pentru o nouă perspectivă vizuală, euclidiană, a spațiului.
Istoricul Samuel Edgerton descrie această remarcabilă transformare într-o perspectivă modernă, științifică, în lucrarea sa, „Geometria lăsată moștenire de Giotto” (1991), notând că schimbarea viziunii aristotelice pe care omul o avea vizavi de noțiunea de spațiu s-a produs în urma unui proces lent și îndelungat, fiind însușită de cei care, contemplând picturile, dezvoltau stări de genul „ușă deschisă” către lumi tridimensionale aflate de cealaltă parte a zidului. Ceea ce este demn de semnalat este faptul că, în timp ce filozofii și oamenii de știință priveau cu oarecare precauție preceptele aristotelice referitoare la spațiu, artiștii, apelând doar la simțuri, au secționat de-a dreptul prin acest teritoriu stăpânit până atunci de minte. Altfel spus, reprezentarea perspectivei în pictură a oferit un gen de realitate virtuală care, ca și jocurile VR de astăzi, urmărea să ofere privitorilor iluzia optică că sunt transportați în alte lumi…o iluzie care oferă vederii umane o coerență geometrică a spațiului, reușind astfel să convingă și psihicul.
„Ce anume este realitatea?” – drumul de la paradigma filosofico-teologică la teoria geometrică
Iluzia optică a reprezentării perspectivei oferită de spațiul euclidian, care se imprima treptat în conștiința europeană, a fost îmbrățișată de Descartes și Galileo ca fiind spațiul lumii reale. De adăugat că Galileo s-a auto-instruit în definirea vizuală a perspectivei. Abilitatea sa de a reprezenta vizual profunzimea a fost o caracteristică importantă a desenelor Lunii (revoluționare în acele timpuri), imagini care prezentau munți și văi, asta însemnând că Luna era un corp solid, la fel ca Pământul.
Adoptând și arătând lumii o anumită imagistică a spațiului, cea de tip perspectivă, Galileo putea desena obiecte (ghiuleaua, de ex) ale căror mișcare era în concordanță cu legile matematicii. Spațiul în sine era o noțiune abstractă…un gol inert și de nepătruns, lipsit de caracteristici fizice, a cărui singură proprietate cunoscută era forma sa euclidiană. La sfârșitul secolului al XVII-lea Sir Isaac Newton a extins această viziune galileană, ce a cuprins Universul în ansamblul său, spațiul devenind acum un vacuum tridimensional, potențial infinit, un vast și lipsit de proprietăți fizice gol care se extinde etern în toate direcțiile. Astfel, structura „realului” a fost transformată dintr-o chestiune filosofico-teologică într-o propunere teoretică geometrică.
În timp ce pictorii s-au folosit de instrumentele matematicii pentru a dezvolta noi metode de a crea imagini, acum, în zorii „revoluției științifice”, Descartes a descoperit o modalitate de a crea imagini ale relațiilor matematice prin ele însele. Prin această nouă procedură el a dat/creat o formă conceptului de dimensiune și a însămânțat în conștiința noastră nu numai un nou mod de a vedea Lumea ci și un nou instrument de a face știință.
Aproape toată lumea recunoaște astăzi geniul lui Descartes, în imaginea planului cartezian – o grilă dreptunghiulară marcată cu două axe, X și Y, și un sistem de coordonate.
Prin definiție, planul cartezian este un spațiu bidimensional deoarece avem nevoie de două coordonate pentru a identifica orice punct din interiorul acestuia. Descartes a descoperit că în acest plan-cadru poate stabili o relație matematică între diverse forme geometrice și ecuații algebrice. Astfel, un cerc cu o rază de o unitate poate fi descris de ecuația x2 + y2 = 1.
O multitudine de figuri pe care le putem desena în spațiul geometric al acestui plan poate fi descrisă prin ecuații, iar acest tip de geometrie „analitică” sau „carteziană” va deveni rapid baza calculelor matematice dezvoltate de Newton și Leibniz pentru viitoarea analiză fizică a mișcării. Una din modalitățile de a înțelege calculul matematic o reprezintă și studierea curbelor; de exemplu, putem defini în mod formal unde anume o curbă este mai abruptă, ori unde anume aceasta atinge un maxim sau minim local. Atunci când este aplicat studiului mișcării, calculul matematic ne oferă o modalitate de a analiza și de a prezice unde anume un obiect aruncat în aer va atinge o înălțime maximă, ori când anume o minge care se rostogolește pe o suprafață curbă va ajunge la o anumită viteză specifică. De la inventarea sa, calculul matematic a devenit un instrument vital pentru aproape fiecare ramură a științei.
Revenind la diagrama anterioară, este ușor să vedem cum putem adăuga o a treia axă. Astfel, având 3 axe, X, Y și Z, putem reprezenta grafic suprafața unei sfere iar ecuația inițială (acum, pentru o sferă cu o rază de o unitate) devine: x2 + y2 + z2 = 1
Cu 3 axe putem reprezenta grafic formele în spațiul tridimensional, în care fiecare punct este identificat, în mod unic, de 3 coordonate…3 puncte identificate prin 3 coordonate reprezintă condiția necesară a existenței spațiului trei-dimensional.
Dar dacă nu ne oprim aici?! Dacă am adăuga o a patra dimensiune?! S-o denumim „P”. Acum, putem scrie o ecuație pentru ceea ce susținem că ar fi o sferă aflată într-un spațiu 4-dimensional: x2 + y2 + z2 + p2 = 1. Nu putem să desenăm acest obiect…totuși, dpdv matematic adăugarea unei alte dimensiuni reprezintă o mișcare legitimă. „Legitim” înseamnă că nu există o fracturare a logicii, în ceea ce privește acest lucru…nu există absolut niciun motiv pentru care să nu putem face asta.
Cum anume  „o dimensiune” devine un concept pur simbolic, nu neapărat legat de lumea materială
Putem continua să adăugăm alte dimensiuni. Așadar, definim o sferă în spațiul 5-dimensional cu 5 axe de coordonate (X, Y, Z, P, Q) care ne dau ecuația: x2 + y2 + z2 + p2 + q2 = 1. Apoi, încă o ecuație, pentru 6 dimensiuni: x2 + y2 + z2 + p2 + q2+ r2 = 1…și așa mai departe.
În ceea ce privește matematica, putem descrie o sferă aflată în oricâte dimensiuni dorim. Tot ceea ce trebuie să facem este să continuăm să adăugăm noi axe de coordonate, lucru pe care matematicienii îl definesc „grade de libertate”. În mod convențional, ele sunt numite x1, x2, x3, x4, x5, x6, etc. La fel cum orice punct situat pe un plan cartezian poate fi descris de coordonatele a 2 axe (X, Y), orice punct dintr-un spațiu 17-dimensional poate fi descris printr-un set de 17 coordonate (x1, x2, x3, x4, x5… x15, x16, x17). Suprafețe precum exemplele prezentate mai sus, situate în astfel de spații multidimensionale, sunt generic cunoscute ca mulțime de cόpii.
Din perspectiva matematicii, „o dimensiune” nu este altceva decât o axă de coordonate (un grad de libertate) care, la o adică, reprezintă un concept pur simbolic ce nu este neapărat legat de lumea materială. În anii 1860, logicianul Augustus De Morgan a declarat că „Matematica este doar o știință a simbolurilor și, ca atare, nu trebuie asociată cu nimic altceva decât cu ea însăși”. Într-un anume sens, matematica este logica ce zburdă liber în câmpul imaginației.
Spre deosebire de matematicieni, care au libertatea de a se juca în planul ideilor, fizica este legată de natură și, cel puțin la nivel de principiu, este privită ca având o strânsă legătură cu lucrurile materiale. Prin urmare, dacă matematica permite existența a mai mult de 3 dimensiuni și o privim ca fiind utilă pentru a descrie lumea, cum de știm că spațiul fizic este limitat de cifra 3?! Deși Galileo, Newton și Kant au definit dintr-o perspectivă axiomatică lungimea, lățimea și înălțimea, este posibil să nu existe mai multe dimensiuni pentru lumea noastră?!
Ideea unui Univers cu mai mult de 3 dimensiuni a fost introdusă în conștiința publică tot de mediul artistic, de data asta fiind vorba de speculații literare…cea mai faimoasă asemenea speculație literară se regăsește în lucrarea matematicianului Edwin A. Abbott, „Flatland” (1884). Această încântătoare satiră socială prezintă povestea unui modest Pătrat ce-și ducea existența pe o suprafață plană. Într-o bună zi, micul Pătrat este vizitat de o ființă tridimensională, Lordul Sferă, care îl introduce în lumea magnifică a Solidelor. În acest paradis al volumelor Pătratul vede versiunea sa tridimensională, Cubul, și începe să viseze cum anume ar arăta într-a patra, a cincea și a șasea dimensiune. „De ce nu aș putea fi un Hipercub, sau un Hiper-hipercub?!” se întreba el. Revenind în Flatland Pătratul este considerat nebun și închis într-un azil. Una din virtuțile acestei povestiri, în același timp și concluzie ce poate fi trasă, este aceea că asociază un Sistem în care se respectă cu strictețe convențiile sociale cu potențiale pericole la adresa individului care nu se supune regulilor.
La sfârșitul secolului XIX și începutul secolului XX mai mulți autori de beletristică (H.G. Wells, Charles Hinton – matematician și scriitor SF, cel care a inventat cuvântul „tesseract” pentru cubul 4D) și artiști plastici (Salvador Dalí și Ouspensky) au explorat ideile despre cea de-a patra dimensiune și ce anume ar putea însemna ca omul s-o descopere.
Apoi, în 1905, un fizician necunoscut, Albert Einstein, a publicat o lucrare în care descria lumea reală ca un spațiu în patru dimensiuni. În a sa specială „Teorie a Relativității” Einstein a adăugat timpul la deja clasicele 3 dimensiuni ale spațiului. În formularea matematică a relativității, toate cele patru dimensiuni sunt legate între ele, astfel că sintagma spațiu-timp a intrat în vocabularul nostru. Einstein a descoperit o formulă matematică ce explicita dincolo de legile mecanicii newtoniene, lucru ce i-a permis să prezică comportamentul particulelor încărcate electric. Doar un model 4D al realității poate descrie pe deplin și cât mai exact electromagnetismul.
În lumea newtoniană materia se mișcă prin spațiu, în timp, sub influența forțelor naturale, în special a gravitației. Spațiul, timpul, materia și forța sunt categorii distincte ale realității. Cu a sa Teorie a Relativității Einstein a demonstrat că spațiul și timpul sunt unificate, reducând astfel categoriile fizice fundamentale, de la 4, la 3: spațiu, materie și forță. Prin Relativitatea Generalizată s-a făcut un pas înainte în fizica teoretică, incluzându-se forța gravitațională în însăși structura spațiului. Văzută dintr-o perspectivă 4D, gravitația este doar un artefact al formei spațiului.
https://youtu.be/a7uTKwbsFtg
În timp ce în fizica newtoniană gravitația apare de nicăieri, la Einstein ea rezidă, în mod natural, în însăși geometria unei mulțimi 4-Dimensională; în locurile în care mulțimile 4-Dimensionale depășesc cu mult sau deviază cel mai mult de la regulile carteziene, gravitația este mai puternică. Acest lucru mai este denumit și „fizica straturilor elastice”. În aceste locuri, forța cosmică ce menține planetele orbitând stelele și stelele orbitând galaxiile nu reprezintă altceva decât un efect secundar al deformării spațiului. Conform teoriei lui Einstein, gravitația este geometrie în acțiune.
Dacă mișcarea în 4-Dimensional ne ajută să explicăm gravitația, ne-am putea gândi la faptul că 5-Dimensionalul ar putea reprezenta „un avantaj” pentru știință? De ce nu! În anul 1919, un tânăr matematician polonez, Theodor Kaluza, s-a gândit că din moment ce Einstein a putut integra matematic gravitația în spațiu, atunci, în mod similar, o altă dimensiune ar putea reprezenta electromagnetismul ca un artefact al aceleiași geometrii spațiu-timp. Prin urmare, Kaluza a mai adăugat o dimensiune ecuațiilor lui Einstein și, spre încântarea sa, a constatat că în 5-Dimensional ambele forțe pot fi reprezentate ca artefacte ale modelului geometric spațiu-timp.
Matematica poate fi privită ca o formă de magie dar, în cazul nostru, dimensiunea suplimentară adăugată de Kaluza ar părea că nu se corelează cu o anumită caracteristică a lumii fizice. În Teoria Relativității Generalizate, a patra dimensiune este timpul; în Teoria lui Kaluza nu există ceva anume care să poată fi atins, văzut, sau simțit…există doar matematică pură. Chiar și Einstein s-a oprit atunci când a ajuns la o astfel de prezumpție metafizică: „Ce anume și unde anume sunt aceste dimensiuni”, s-a întrebat.
În 1926 fizicianul suedez Oskar Klein a răspuns la această întrebare într-un mod atipic: „Imaginează-ți că ești o furnică care trăiește pe o lungă și foarte subțire bandă. Ai putea să te deplasezi de-a lungul ei, înainte și-napoi, fără a fi conștient de dimensiunea subțirelui cerc de sub picioarele tale. Doar fizicienii-furnică, cu ajutorul puternicelor lor microscoape-furnică, pot vedea această minusculă dimensiune.” Potrivit lui Klein, fiecare punct al spațiului nostru 4-Dimensional este înconjurat de un spațiu circular suplimentar, prea mic însă pentru a putea fi văzut. Deoarece există multe mărimi mai mici decât atomul nu e de mirare că „am ratat” acest spațiu circular. Doar fizicienii, cu ajutorul acceleratoarelor super-puternice de particule, pot spera sa vadă la o scară atât de mică.
Odată ce s-a depășit șocul inițial, fizicienii vremii au fost încântați de ideea lui Klein…în anii ’40 teoria a fost elaborată în cele mai mici detalii matematice și a fost pusă într-un context cuantic. Din nefericire, scara infinitezimal de mică a noii Dimensiuni teoretice a făcut imposibilă verificarea experimentală. Klein a calculat că diametrul acelui mic cerc era de doar 1x10-30 cm. Prin comparație, diametrul unui atom de hidrogen este de 1x10-8 cm, așadar vorbim despre ceva mai mult de 20 de ordine de mărime mai mici decât cel mai mic atom. Chiar și astăzi suntem în imposibilitatea de a putea vedea la o atare scală de mărime, iar ideea lui Klein nu mai preocupă oamenii de știință.
Crezând în existența celei de-a cincea dimensiuni și în valabilitatea teoriei sale matematice, Kaluza a decis să realizeze un experiment propriu. El nu știa să înoate așa că a citit tot ce se putea despre înot. Atunci când a simțit că a asimilat mai tot despre principiile înotului și-a însoțit familia pe litoral și s-a aruncat în valuri, acolo unde, iată, putea să înoate! În mintea sa, acest experiment reușit a demonstrat validitatea teoriei sale și, deși nu a trăit pentru a-și vedea recunoscută de mediul științific propria-i teorie, teoreticienii din anii 1960 au repus pe tapet ideea unui spațiu cu dimensiuni multiple.
Până în anii ’60 fizicienii descoperiseră încă două forțe ale naturii, ambele funcționând la scara subatomică: forța nucleară slabă și forța nucleară puternică. Aceste 2 forțe sunt responsabile pentru manifestarea anumitor tipuri de radioactivitate și pentru existența quarcilor, particule care formează protonii și neutronii, elemente care formează nucleele atomice. La sfârșitul anilor ’60 fizicienii au început să exploreze un nou concept: Teoria Corzilor, ce consideră că particulele sunt ca niște benzi elastice minuscule care vibrează în spațiu. Astfel, ideile lui Kaluza și Klein au revenit în atenția teoreticienilor, aceștia începând să se întrebe dacă nu cumva cele două forțe subatomice ar putea fi descrise în termeni de geometrie spațială.
Se pare că pentru a putea include ambele forțe trebuie să adăugăm alte 5 dimensiuni descrierii noastre matematice, neexistând însă un anume motiv pentru care numărul acestora trebuie să fie egal cu cinci; și, din nou, niciuna dintre aceste dimensiuni suplimentare nu are vreo legătură cu experiența noastră senzorială. Ele sunt prezente doar din perspectivă matematică. Așa că, în Teoria Corzilor ajungem la 10 dimensiuni. Avem deci cele 4 dimensiuni la o scară macro a spațiului-timp (Relativitatea Generalizată), plus alte șase dimensiuni „compacte” (una pentru electromagnetism și cinci pentru forțele nucleare), toate fiind curbate într-o firavă dar complexă structură geometrică.
Fizicienii și matematicienii depun un efort considerabil pentru a înțelege toate formele posibile pe care acest spațiu miniatural ar putea să le ia, spațiu în care măcar una dintre multele alternative existente se poate concretiza și în lumea reală. Din punct de vedere tehnic, aceste forme sunt cunoscute ca mulțimi Calabi-Yau, ce pot exista în oricare dintre dimensiunile superioare. Aceste forme extraordinare constituie o taxonomie abstractă în spațiul multidimensional; o secțiune 2D prin ele (cam tot ceea ce putem face pentru a vedea cum arată) aduce cu structurile cristaline ale virușilor…mulțimile arată aproape vii.
Există multe versiuni ale ecuațiilor care descriu spațiul 10-dimensional al Teoriei Corzilor, însă, în anii ’90. matematicianul Edward Witten (Institute for Advanced Study in Princeton) a arătat că lucrurile s-ar simplifica oarecum dacă am lua în considerare o perspectivă 11-dimensională. El și-a numit noua teorie Teoria M, dar a refuzat să spună ce anume reprezintă litera M. Cei mai mulți oameni de știință cred că ar fi vorba despre „membrană”, dar sunt luate în considerare și „matrice”, „maestru”, „mister” și „monstru”.
Până acum nu există dovezi fizice pentru existența vreuneia dintre aceste dimensiuni suplimentare – suntem încă în lumea fizicienilor care visează la un peisaj miniatural pe care încă nu-l putem accesa – însă Teoria Corzilor a produs efecte majore în lumea matematicii. Recent, studiile aprofundate ale unei versiuni a teoriei care implică 24 de dimensiuni au arătat că există o interdependență între mai multe ramuri majore ale matematicii, ceea ce înseamnă că, chiar dacă teoria nu a fost evidențiată în lumea fizică, ea s-a dovedit a fi o bogată sursă a înțelegerii teoretice. În matematică, spațiul 24-dimensional este unul special…lucruri magice se întâmplă acolo, un exemplu fiind posibilitatea de a comasa sferele într-un mod deosebit de elegant, deși este puțin probabil ca lumea reală să fie compusă din 24 de dimensiuni. Referitor la lumea pe care o iubim și în care trăim, cei mai mulți teoreticieni consideră că 10 sau 11 dimensiuni sunt suficiente.
Există însă și o altă abordare de final în Teoria Corzilor, lucru care a trezit interesul fizicienilor. În 1999, Lisa Randall (prima femeie care a obținut, la Harvard, titlul de fizician teoretician) și Raman Sundrum (un teoretician al particulelor) au sugerat că ar putea exista o dimensiune suplimentară pe scara cosmologică, cea descrisă de Relativitatea Generalizată. Potrivit teoriei lor, denumită „Brana” (prescurtare pentru „membrană”), ceea ce denumim Universul nostru ar putea fi încorporat într-un spațiu de cinci dimensiuni, mult mai mare, un fel de Super-Univers. În acest Super-Spațiu, Universul nostru ar putea fi doar unul dintr-o întreagă gamă de Universuri coexistente, fiecare dintre acestea fiind separat de celelalte, un gen de balon 4D aflat într-o zonă mult mai extinsă a unui spațiu 5D.
Este greu de anticipat dacă vom putea vreodată să confirmăm teoria lui Randall și Sundrum. Totuși, între ideile apărute la începuturile astronomiei moderne și această ultimă teorie se pot face analogii. Cu 500 de ani în urmă europenilor le era imposibil să-și imagineze alte „lumi” fizice dincolo de a noastră, însă acum știm că Universul este populat de miliarde de alte planete ce orbitează miliarde de alte stele. Poate că, într-o zi, urmașii noștri vor găsi dovezi în ceea ce privește existența altor miliarde de Universuri, fiecare cu proprii și unice ecuații spațiu-timp.
Procesul și/sau proiectul de înțelegere a structurii geometrice a spațiului este una dintre realizările de seamă ale științei, însă acest lucru ar putea însemna pentru fizicieni un capăt de drum. Se pare că, într-un anume sens, Aristotel a avut dreptate…într-adevăr, referitor la noțiunea de spațiu extins există probleme pe care logica noastră rațională le întâmpină. În pofida imensului succes repurtat de Teoria Relativității Generalizate, astăzi știm că, din perspectiva Cuanticii, spațiul nu există. În ultima jumătate de secol fizicienii au încercat (fără prea mare succes însă) să îmbine cele 2 variante: ceea ce ei înțeleg prin „perspectiva spațiului, la scară cosmologică”, cu ceea ce „au observat, la o scară cuantică”…devine tot mai evident că o asemenea osmoză ar putea necesita o nouă Fizică, diferită totalmente de tot ceea ce știm astăzi.
După ce Einstein a dezvoltat Teoria Relativității Generalizate a petrecut o mare parte a restului vieții „încercând să construiască toate legile naturii în afara dinamicii spațiului și timpului, reducând fizica la geometrie pură” – Robbert Dijkgraaf, director Institute for Advanced Study at Princeton. La fel ca imaginea despre Lume a lui Newton, Einstein atribuie spațiului calitatea de bază primordială a existenței, respectiv un spațiu-arenă în care se întâmplă toate lucrurile. Cu toate acestea, la o scară extrem de redusă, acolo unde Cuantica „face legea”, fizica ne-a arătat că contrar a ceea ce credem și definim ca fiind spațiul, acesta ar putea să nu existe.
Mai recent, fizicienii teoreticieni abordează o nouă perspectivă conform căreia spațiul ar putea fi, de fapt, un fenomen emergent creat de „ceva anume, mult mai important”, în același mod în care temperatura rezultă ca „o proprietate macroscopică creată de mișcarea moleculelor”. După cum a afirmat și Dijkgraaf, „În ceea ce privește Cosmosul, gândirea modernă nu mai consideră continuumul spațiu-timp ca fiind punctul de referință de la care plecăm, ci un rezultat final, un efect al unei cauze fundamentale, o structură naturală care izvorăște din complexitatea informațiilor cuantice”.
Un adept consacrat al noului mod de a gândi despre spațiu este cosmologul Sean Carroll, de la Caltech Institute, care a declarat recent că „Spațiul clasic nu este o parte fundamentală a arhitecturii realității…este greșit să atribuim un astfel de statut special celor 4, sau 10, sau 11 dimensiuni”. Dacă Dijkgraaf face o analogie cu temperatura, Carroll ne invită să luăm în considerare umiditatea„Nu există moleculă de apă care să fie umedă…umezeala devine realitate doar atunci când mai multe molecule alcătuiesc o structură omogenă. Prin urmare, spațiul ia naștere din compunerea mai multor lucruri fundamentale la nivel cuantic.”
Potrivit aceluiași Carroll, „Privind dintr-o perspectivă cuantică, Universul există și evoluează într-un spațiu matematic cu mai mult de 10 (10^100) dimensiuni”…literal, asta înseamnă 10.000 de trilioane de trilioane de trilioane de trilioane de trilioane de trilioane de trilioane de trilioane de dimensiuni. Este de-a dreptul exagerat să concepem și cuantificăm acest număr, la rândul său aproape exgerat de lung, care ar reprezenta totalitatea minusculelor particule din Universul cunoscut. Cu toate acestea, fiecare dintre aceste particule minuscule ar reprezenta o dimensiune separată aflată într-un spațiu matematic descris de ecuațiile cuantice…fiecare particulă ar reprezenta un „nou grad de libertate” pe care Universul îl are la dispoziție.
Dacă ar mai trăi, chiar și Descartes ar fi uimit să constate unde anume ne-a condus viziunea sa, precum și uimitoarea complexitate a ceea ce definim astăzi prin „dimensiune”.
Sursa articolului
Reclame

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare /  Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare /  Schimbă )

Conectare la %s