Vesmír by mohl mít více dimenzí než čtyři, na které jsme zvyklí
Všechny síly, všechny částice, všechny konstanty, všechny věci pod jednou teoretickou střechou, kde vše, co vidíme, je výsledkem drobných vibrujících strun. Teoretici na této myšlence pracují od šedesátých let 20. století a jednou z prvních věcí, kterou si uvědomili, je, že aby teorie fungovala, musí existovat více dimenzí než čtyři, na které jsme dosud zvyklí.
V teorii strun se malé vibrační smyčky (v teorii jsou základním objektem reality) projevují jako různé částice (elektrony, kvarky, neutrina atd.), také a jako silové nosiče přírody (fotony, gluony, gravitony atd.). Způsob, jakým to dělají, je prostřednictvím jejich vibrací. Každý řetězec je tak malý, že se nám jeví jako bodová částice, ale každý řetězec může vibrovat v různých režimech.
Předpokládá se, že každý vibrační režim souvisí s jiným druhem částic. Takže všechny řetězce, které vibrují jedním způsobem, vypadají jako elektrony, všechny řetězce, které vibrují jiným způsobem, vypadají jako fotony atd. To, co vidíme jako srážky částic, je z pohledu teorie strun mnoho svazků, které se spojují a rozdělují.
Ale aby matematika fungovala, musí být v našem vesmíru více než čtyři dimenze. Je to proto, že náš obvyklý časoprostor nedává strunám dost prostoru, aby vibroval všemi způsoby, které potřebují, a aby se tudíž plně projevily jako všechny druhy částic na světě. Jsou prostě příliš omezeny.
Existuje 10 dimenzí?
Současné verze teorie strun vyžadují celkem 10 dimenzí, zatímco ještě hypotetičtější teorie, známá jako M-teorie, jich vyžaduje dokonce 11. Ale když se rozhlédneme po vesmíru, vidíme pouze obvyklé tři prostorové dimenze plus dimenzi času. Jsme si jisti, že kdyby vesmír měl více než čtyři dimenze, všimli bychom si toho už dávno.
Naštěstí strunoví teoretici dokázali poukázat na své předchůdce. Už v roce 1919, tedy krátce poté, co Albert Einstein publikoval svou teorii obecné relativity, si matematik a fyzik Theodor Kaluza hrál s rovnicemi. A našel něco obzvláště zajímavého, když do rovnic přidal pátou dimenzi. Nic se totiž nestalo. Rovnice relativity se opravdu nestarají o počet dimenzí, je to něco, co musíte přidat, aby byla teorie aplikovatelná na náš vesmír.
Pak ale Kaluza do této páté dimenze přidal zvláštní zvrat, díky čemuž se omotal kolem sebe v takzvaném „stavu válce“. Tento požadavek způsobil něco nového: Kaluza obnovil obvyklé rovnice obecné relativity v obvyklých čtyřech dimenzích plus novou rovnici, která replikovala elektromagnetismus.
O několik desetiletí později se další fyzik, Oskar Klein, pokusil dát Kaluzově myšlence interpretaci z hlediska kvantové mechaniky. Zjistil, že pokud by tato pátá dimenze existovala a byla nějakým způsobem zodpovědná za elektromagnetismus, musela by se skutečně omotávat kolem sebe, domníval se ale, že tato dimenze je mnohem menší, než si myslel jeho předchůdce.
Pokud je tedy opravdu malá, už bychom si toho nevšimli. A pokud jsou tyto dimenze zabaleny do sebe, pak pokaždé, když se pohybujeme ve čtyřrozměrném prostoru, obíháme tyto další dimenze miliardakrát.
S dalším matematickým vhledem bylo zjištěno, že dalších šest prostorových dimenzí potřebných k teorii strun musí být zabaleno do konkrétní sady konfigurací.
Ukázalo se, že když potřebujete k sobě stočit šest dimenzí a dáte jim věškeré možnosti, jak to mají udělat, tak se vlastně sečtou.
Takže je zde spousta různých způsobů, jak se tyto další dimenze zabalují do sebe. Každá možná konfigurace ovlivní způsob, jakým řetězce v nich vibrují. Protože způsoby, kterými struny vibrují, určují, jak se zde v makroskopickém světě chovají, vede každá volba rozdělovače k odlišnému vesmíru s vlastní sadou fyziky.
Bohužel ale vědci stále nemají ponětí, zda jsou jejich výpočty správné. Neexistuje totiž žádná matematická technologie pro sledování řetězců od specifické vibrace rozdělovače po specifickou strunovou vibraci až po fyziku vesmíru. Dále čtěte: Vědci poprvé nahlédli do neviditelné kosmické sítě.
