Gibt Es eine Fünfte Dimension?

Illustration: Benjamin Curie (Gizmodo)

Die Giz AsksIn dieses Gizmodo-Serie, stellen wir Fragen über alles von Raum zu kippen und erhalten Sie Antworten von einer Vielzahl von Experten.

Stellen Sie sich eine Welt, wo Sie bewegen sich nur vorwärts und rückwärts entlang einer Linie. Sie würde nichts sehen, aber einzelne Punkte vor Ihnen, und nichts, aber einzelne Punkte Rückstand auf Sie—eine eindimensionale Welt. Nun erweitern Sie dieses um eine zweite dimension—Sie können vorwärts und rückwärts bewegen und auch Links und rechts, erleben die Welt als flache Linien bewegen eine andere. Aber Sie konnte nicht bohren Sie ein Loch in etwas in diesem Universum—würden Sie spaltete es in der Hälfte. Fügen Sie eine Dritte dimension, und Sie haben Tiefe—die Dinge nehmen sichtbar Formen und bewegen kann, keine anderen, immer die reiche Welt, in der wir heute Leben. Dann gibt es eine vierte dimension, die Zeit, durch die wir nur Erfahrung mit der Vorwärtsbewegung.

Was, wenn es eine fünfte dimension, durch die die Dinge bewegen konnte? Was würde es Aussehen? Gibt es die irgendwo sonst, verdeckt durch unser vier-dimensionales Gehirn? Oder was ist, wenn das Universum heimlich hat elf Dimensionen, von denen einige sind gewellt, und nur erfahrene, von den kleinsten Einheiten der Masse?

Wie alle anderen, die ‘ s genommen eine Physik-Klasse (oder weed geraucht) haben wir überlegt, ob eine fünfte dimension existieren könnte, irgendwo im Universum, und wenn ja, was es sein würde. Wir haben erreicht Physiker und Mathematiker, die uns helfen, es herauszufinden und es stellt sich heraus, es gibt eine Menge von Meinungsverschiedenheiten rund um die Frage.

Djuna Croon

Postdoktorand am TRIUMF in Theorie-Gruppe, Vancouver BC, Kanada

Die Existenz einer fünften dimension ist eine interessante Möglichkeit, die kann oder kann nicht realisiert werden in der Natur. Insbesondere eine zusätzliche dimension, die sich verhält wie der Raum ist (statt wie), aber ist eher kompakt als unendliche Eigenschaften in vielen Theorien der Teilchenphysik. Die extra-dimension kann zum Beispiel erklären, Eigenschaften von Teilchen, die wir beobachten in unseren Experimenten. Es kann auch Vorhersagen, die Existenz von anderen Teilchen, oder erklären, wie die Gravitation verhält.

Ob die fünfte dimension “echt” ist oder nicht, kann es eine nützliche mathematische Gerät. Das 5D-Bild ermöglicht es uns, berechnen Dinge, die sind viel schwieriger zu berechnen, in 4D.

Wir werden wahrscheinlich nie direkt in die fünfte dimension, aber das bedeutet nicht, dass wir nicht überzeugende Belege finden. Zum Beispiel, niemand hat jemals entdeckt eine isolierte quark, aber das quark-Modell hat einen unglaublichen job bei der Erklärung der Eigenschaften von größeren, zusammengesetzten Teilchen (Hadronen). Denn die Wissenschaftler sind sich heute einig, dass die quarks sind Elementarteilchen. Ebenso, wenn wir sammeln genug Beweise, 5D Theorien “Arbeit”zu erklären, die vorhandenen Daten und stellen Sie erfolgreiche Vorhersagen—dann die Existenz einer fünften dimension wäre sehr gut motiviert.

“Die String-Theorie ist eigentlich nur konsequent, wenn man nicht nur eine fünfte dimension, sondern auch eine sechste, siebte, achte, neunte und die zehnte dimension.”

Tim Wrasse

Physiker am Institut für Theoretische Physik der Universität Wien

Ich bin ein string-Theoretiker und als solche versuche zu kombinieren, Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie mit der Quantentheorie. Die String-Theorie ist eigentlich nur konsequent, wenn man nicht nur eine fünfte dimension, sondern auch eine sechste, siebte, achte, neunte und die zehnte dimension. Wenn Sie nicht über diese extra-Dimensionen können Sie nicht schreiben Sie eine theoretisch konsistente Theorie, die beschreibt unser Universum.

Wie extra-Dimensionen Aussehen? Da können wir Sie nicht sehen, Sie müssen sehr klein. Das klassische Beispiel ist ein Strohhalm. Von weitem sieht es aus wie ein 1-dimensionales Objekt, aber wenn man es genau betrachtet, sieht man, dass es noch eine zweite dimension, die ein Kreis ist. So ist die fünfte dimension, die würden überall im Raum sollte sich ein Kreis ist sehr klein. Da Sie so klein ist, wir können es nicht sehen. Es sind mehr kunstvolle Art und Weise experimentell die Suche für die extra-dimension, die nicht mit Licht und einem Mikroskop, aber Sie alle haben gemeinsam, dass Sie nur geben kann, eine Obere Schranke für die Länge eines kreisförmigen zusätzliche dimension. Also je nachdem, wie groß oder klein so eine zusätzliche dimension ist, könnten wir entweder entdecken, dass es in Naher Zukunft oder möglicherweise nie.

Wenn Sie mehr als eine zusätzliche dimension, dann können Sie alle kreisförmig, aber im Prinzip können Sie auch komplizierte Formen. So zum Beispiel zwei extra-Dimensionen könnte die Form einer donut (dies ist im wesentlichen zwei Kreisen) oder Sie können zum Beispiel eine Kugel.

Die große Frage ist, ob es eine oder mehrere zusätzliche Dimensionen, dann warum sind Sie so Verschieden von den drei räumlichen Dimensionen, die wir gewohnt sind. Das sind keine kleinen Kreise, sondern sehr groß. Sie könnten gigantische Kreise, und es ist möglich, dass, wenn Sie Fliegen mit Ihrem Raumschiff für eine sehr lange Zeit in eine Richtung, dass Sie wieder auf die Erde kommen. Wir haben keine Beweise für eine solche zirkularität von jeder der drei Dimensionen, aber wir können nicht ausschließen, es entweder. Auf jeden Fall unsere drei Dimensionen sind sehr unterschiedlich, vom kleinen extra-Dimensionen, und es gibt Spekulationen, warum das ist, aber nichts davon wirklich verstanden. Ein problem mit zum Beispiel nur zwei große dimension (Links-rechts und hoch-runter aber nicht hin und her) ist, dass das Leben wie wir es kennen nicht existieren könnte. Ähnliche Probleme, die möglicherweise oder möglicherweise nicht vorhanden, für mehr als drei große Dimensionen. So könnte es sein, dass das Leben wie wir es kennen, begünstigt eine Zeit-und drei große Dimensionen im Raum (aber auch dies ist weit von wirklich verstanden).

“…fehlen irgendwelche Beweise, oder sogar plausiblen Grund für die Existenz dieser Dimensionen kann man da auch darüber diskutieren, ob Einhörner scheiß Regenbogen.”

Sabine Hossenfelder

Research fellow am Frankfurt Institute for Advanced Studies

Wir haben null Beweise für die Existenz einer fünften dimension des Raumes. Physiker sicherlich verfolgen Ideen, nach denen es möglicherweise eine fünfte dimension (oder mehr als fünf Dimensionen), aber da haben wir keine Beweise, die Sie immer Folgen, bis diese Ideen mit Ausreden, warum habe nicht gesehen, die neue dimension(en). In der Regel ist es, weil wir nur sehen, neue Dimensionen bei Entfernungen, die kürzer oder länger als das, was wir gemessen haben, so weit.

Es gibt jetzt eine Menge von theoretischen Physikern, die den Lebensunterhalt der Berechnung von details der Modelle mit zusätzlichen Dimensionen wie, sagen wir, wenn eine fünfte dimension existiert, die mit diesen bestimmten Eigenschaften, was würden Sie tun, um diese Beule in der kosmischen Mikrowellen-hintergrund oder so. Aber fehlen jegliche Beweise, oder sogar plausiblen Grund für die Existenz dieser Dimensionen kann man da auch darüber diskutieren, ob Einhörner scheiß Regenbogen.

Peter Woit

Senior Lecturer in der Fakultät für Mathematik an der Columbia University

Es gibt viele Möglichkeiten, das hinzufügen einer fünften dimension, das problem ist nur, dass wenn es so wird wie die anderen vier, es gibt keine experimentellen Beweise für dies alles, und keine brauchbare Theorie, die verwendet eine verborgene fünfte dimension zu erklären, alles überzeugend. Das Standard-Modell der Elementarteilchen ist eine geometrische Theorie, und als solche, beinhaltet die geometrischen Dimensionen jenseits der üblichen vier Raum-Zeit-ones. Aber diese “internen” Dimensionen ganz anders Verhalten, Folgen Sie nicht auf all die physikalischen Gesetze von Raum und Zeit.

“Wenn es zusätzliche Dimensionen gibt, Sie müssen irgendwie versteckt werden von unserer Ankündigung.”

Sean Carroll

Forschung professor in der Abteilung für Physik an der California Institute of Technology

Wir haben keine Ahnung, ob es eine fünfte (oder sechste, siebte…) dimension oder nicht. Die Möglichkeit liegt vorausgesagten durch einige sehr vielversprechende Theorien wie die string-Theorie, aber es gibt keine experimentellen Beweise zu Gunsten von Sie noch. Wenn es zusätzliche Dimensionen gibt, Sie müssen irgendwie versteckt werden, aus unserem Impressum. Das könnte sein, weil Sie entweder gelockt, einen kleinen ball, oder weil die Teilchen und Kräfte, von denen wir gemacht sind, sind auf eine dreidimensionale “brane” in einem größeren Raum. Physiker werden aktiv in die Durchführung der experimentellen sucht alle die verschiedenen Möglichkeiten.

Sie haben eine brennende Frage für die Giz Fragt? Mailen Sie uns an tipbox@gizmodo.com.

Teilen Sie Diese Geschichte