Illustration: Benjamin Currie (Gizmodo)
Giz AsksIn dette Gizmodo-serien, kan vi stille spørgsmål om alt fra rum til skod og få svar fra en række eksperter.
Forestil dig en verden hvor du kun kan bevæge sig frem og tilbage langs en linje. Du vil se noget, men enkelt point foran dig, og ikke noget, men enkelt point bag dig—en-dimensionelle verden. Nu udvide dette til en anden dimension—du kan flytte fremad og baglæns, og også venstre og højre, der oplever den verden, som fladskærms linjer bevæger sig omkring hinanden. Men kunne du ikke at bore et hul i noget i dette univers—du ville dele det op i halve. Tilføje en tredje dimension, og du har fået dybde—ting tager på de synlige former og kan flytte rundt med en anden, bliver den rige verden, vi lever i i dag. Så er der en fjerde dimension, tiden, gennem hvilket vi kun kan opleve bevægelse fremad.
Hvad hvis der var en femte dimension, gennem hvilke ting kunne bevæge sig? Hvad ville det være? Er det findes et andet sted, tildækket af vores fire-dimensionelle hjerner? Eller hvad hvis universet hemmeligt har elleve dimensioner, hvoraf nogle er krøllet op og kun opleves af de mindste enheder i massen?
Som alle andre, der har taget en fysik klasse (eller røget weed) vi spekulerede på, om en femte dimension, der kunne findes et eller andet sted i universet, og hvis så, hvad det ville være ligesom. Vi er nået ud til, fysikere og matematikere til at hjælpe os med at finde ud af det, og det viser sig at der er en masse af uenighed omkring spørgsmålet.
Djuna Croone
Postdoc på i TRIUMF Teori-Gruppen, Vancouver, BC, Canada
Eksistensen af en femte dimension er en interessant mulighed, som måske eller måske ikke realiseres i naturen. Især en ekstra dimension, der opfører sig som mellemrum (i stedet for som tid), men er kompakt, snarere end uendelig funktioner i mange teorier om partikelfysik. Den ekstra dimension kan for eksempel forklare egenskaber af partikler, som vi observerer i vores eksperimenter. Det kan også forudsige eksistensen af andre partikler, eller forklare hvordan tyngdekraften opfører sig.
Om den femte dimension er “ægte” eller ej, det kan give et nyttigt matematisk enhed. 5D billede, giver os mulighed for at beregne ting, som er meget sværere at beregne på 4D.
Vi vil sandsynligvis aldrig direkte se den femte dimension, men det betyder ikke, at vi ikke kan finde overbevisende dokumentation. For eksempel, ingen har nogensinde fundet en isoleret quark, men quark modellen ikke en utrolig job at forklare de egenskaber, der er større, sammensatte partikler (hadrons). På grund af dette, er forskerne i dag enige om, at kvarker er fundamentale partikler. Ligeledes, hvis vi ville samle nok beviser for, at 5D teorier “arbejde”—forklare eksisterende data og foretage succesfulde forudsigelser—så eksistensen af en femte dimension, ville være meget godt motiverede.
“Strengteori er faktisk kun konsistent, hvis du har ikke kun en femte dimension, men også en sjette, syvende, ottende, niende og tiende dimension.”
Tim Wrasse
Fysiker ved Institut for Teoretisk Fysik fra Vienna University of Technology
Jeg er en streng teoretiker og som sådan jeg forsøger at forene Einsteins teori om almen relativitet med kvantemekanik. Strengteori er faktisk kun konsistent, hvis du har ikke kun en femte dimension, men også en sjette, syvende, ottende, niende og tiende dimension. Hvis du ikke har disse ekstra dimensioner, så kan du ikke skrive en teoretisk sammenhængende teori, der beskriver vores univers.
Hvordan gør ekstra dimensioner til at se ud? Da vi ikke kan se dem, de er meget små. Det klassiske eksempel er et strå. Fra langt væk, at det ligner en 1-dimensionelt objekt, men hvis du ser på det nært du se, at det er en anden dimension, som er en cirkel. Så den femte dimension, der ville være overalt i rummet skal der være en cirkel, der er meget små. Da det er så små, at vi ikke kan se det. Der er mere komplicerede måder for på forsøgsbasis at søge om ekstra dimension, som ikke bruger lys og et mikroskop, men de har alle det til fælles, at de kun kan give en øvre grænse for længden af en cirkulær ekstra dimension. Så afhængigt af hvor lille eller stor for sådan en ekstra dimension er, at vi enten kan finde det i den nærmeste fremtid, eller potentielt aldrig.
Hvis du har mere end én ekstra dimension, så de kan være cirkulær, men i princippet kan de også have mere komplicerede former. Så for eksempel to ekstra dimensioner kan tage form af en krans (dette er i det væsentlige to cirkler) eller de kan være for eksempel en kugle.
Det store spørgsmål er, om der er en eller flere ekstra dimensioner, så hvorfor er de så forskellige fra de tre rumlige dimensioner, som vi er vant til. Disse er ikke små cirkler, men meget stort. De kunne være gigantiske cirkler, og det er muligt, at hvis du skal flyve med dit rumskib i meget lang tid i én retning, som du vil komme tilbage til Jorden. Vi har ingen beviser for sådanne circularity af nogen af de tre dimensioner, men vi kan ikke udelukke, at det enten. Helt sikkert vores tre dimensioner er meget forskellige fra lille ekstra dimensioner, og der er spekulationer, hvorfor der er, men intet af dette er virkelig forstået. Et problem med for eksempel er der kun to store dimension (til højre / venstre og op-ned, men ingen frem og tilbage) er, at livet, som vi kender det kunne ikke findes. Lignende problemer, som måske eller måske ikke eksisterer i mere end tre store rum dimensioner. Så kunne det være, at livet, som vi kender det favoriserer den ene gang og tre store rum dimensioner (men igen det er langt fra virkelig forstået).
“…fraværende nogen beviser, eller endda plausibel grund, for eksistensen af de størrelser, du kan lige så godt diskutere, om enhjørninger lort regnbuer.”
Sabine Hossenfelder
Research fellow ved Frankfurt Institute for Advanced Studies
Vi have ingen beviser for eksistensen af en femte dimension af rum. Fysikere helt sikkert forfølge ideer, i henhold til hvilke der kan være en femte dimension (eller mere end fem dimensioner), men da vi ikke har nogen beviser for, at de altid følge op på disse idéer med undskyldninger for hvorfor har ikke set den nye dimension(s). Typisk er det, fordi vi kun ville se nye dimensioner på afstande kortere eller længere, end hvad vi har målt så langt.
Der er nu en masse af de teoretiske fysikere, der lever beregning af detaljer af modeller med ekstra dimensioner, som, siger, at hvis en femte dimension eksisteret med disse specifikke egenskaber, hvad ville det gøre det bump i den kosmiske baggrundsstråling, eller sådan. Men fraværende nogen beviser, eller endda plausibel grund, for eksistensen af de størrelser, du kan lige så godt diskutere, om enhjørninger lort regnbuer.
Peter Woit
Lektor i Matematik institut ved Columbia University
Der er masser af måder at tilføje en femte dimension, problemet er bare, at hvis det er noget, som de fire andre, er der ingen eksperimentelle beviser for, at det på alle, og ingen levedygtig teori, der bruger et skjult femte dimension til at forklare noget overbevisende. Standard-Model for elementarpartikler er en geometrisk teori, og som sådan, indebærer geometriske dimensioner ud over det sædvanlige fire rum-tid på dem. Men disse “interne” dimensioner opfører sig helt anderledes, ikke følge med i alle de fysiske love, der styrer tid og rum.
“Hvis der er ekstra dimensioner, de har en eller anden måde være skjult fra vores varsel.”
Sean Carroll
Research professor ved Institut for Fysik på California Institute of Technology
Vi har ingen idé om, hvorvidt der er en femte (eller sjette, syvende…) dimension eller ikke. Muligheden er forudsagt af nogle meget lovende teorier, som strengteori, men der er ingen eksperimentelle beviser til fordel for det endnu. Hvis der er ekstra dimensioner, de har en eller anden måde være skjult fra vores varsel. Der kan enten være, fordi de er krøllet sammen til en lille bold, eller fordi de forskellige partikler og kræfter, som vi bliver gjort, er begrænset til en tre-dimensionel “brane” inde i et større rum. Fysikere aktivt udfører eksperimentelle søgninger for alle de forskellige muligheder.
Har du et brændende spørgsmål for Giz Spørger? E-mail til os på tipbox@gizmodo.com.
Dele Denne Historie