O autor concorda plenamente com a observação de V. Aleksandrov e acredita que ele chamou muito corretamente a atenção para algum aspecto de uma das questões fundamentais da física teórica moderna. No entanto, as leis da popularização científica nem sempre permitem que alguém descreva com precisão e rigor as teorias modernas do espaço-tempo. Isso é confirmado pelo trabalho de cientistas notáveis como Hawking, Kaku, Green, Vilsnkin.
Portanto, se ignorarmos a engenhosidade que o espaço físico multidimensional acaba por ser aumentado pelo número de coordenadas cartesianas escolares, como é frequentemente encontrado na literatura, então precisamos de toda uma história sobre "de onde vieram" dimensões adicionais e como elas são usadas na física moderna.
O mistério da vontade de Einstein
Há uma lenda que pouco antes de partir para outro mundo com as palavras: “Bem, agora vou descobrir como tudo funciona”, o grande físico Albert Einstein conseguiu combinar todos os campos físicos conhecidos em uma fórmula. O gênio escreveu seus cálculos em um caderno escolar simples, que intitulou "Teoria do Campo Unificado". O gênio criador da nova física pensou muito sobre o futuro destino de sua descoberta que marcou época e, no final, decidiu que a humanidade ainda não estava pronta para controlar o espaço-tempo e viajar para outras dimensões …
Rumores sobre o "Testamento de Einstein" se espalharam imediatamente após sua morte, e suas fontes ainda não são claras. Talvez isso se deva aos trabalhos inacabados do cientista, nos quais há estranhas lacunas e subavaliações. Ao mesmo tempo, a maioria de seus biógrafos tem certeza de que, se o "Testamento de Einstein" existiu, provavelmente foi queimado e espalhado junto com suas cinzas pelas extensões do Atlântico, de acordo com a última vontade do gênio.
O mundo surpreendente de Einstein é baseado em sua teoria da relatividade, que liga a gravidade à geometria do próprio espaço-tempo. Isso pode ser considerado uma superfície elástica na qual todos os corpos formam funis de formatos diferentes. Por exemplo, todos os corpos do sistema solar rolarão para a cavidade espacial de nossa estrela, e o funil da terra conterá a lua, satélites artificiais, todos os objetos na superfície e, claro, você e eu.
Um tremendo sucesso para a teoria de Einstein veio após as descobertas astronômicas da deflexão dos raios de luz de estrelas distantes perto do sol. Muito mais tarde, os astrônomos também registraram incríveis lentes gravitacionais cósmicas. Assim, o enigma intrigante de múltiplas imagens de objetos quase estelares muito distantes - quasares - foi resolvido. Galáxias mais próximas distorcem sua imagem com suas "ondulações do espaço-tempo", causando o aparecimento de figuras tão bizarras como a famosa "cruz de Einstein".
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Mas as maravilhas do mundo de Einstein também não se limitam a isso. A teoria da relatividade explica como entrar em outras dimensões!
Para fazer isso, você tem que mergulhar nos buracos sem fundo do espaço perto dos famosos buracos negros. E, embora os cientistas ainda discutam o que há dentro de tais "colapsos gravitacionais", onde a matéria parece cair "dentro de si", o próprio Einstein, junto com seu colega Nathan Rosen, previu com segurança que era lá que o verdadeiro caminho para outras dimensões estava escondido … Eles conseguiram construir uma espécie de transições matemáticas entre os pontos de "punção" do espaço-tempo. "Pontes de Einstein-Rosen" podem conectar partes muito distantes do universo visível da Metagalaxia, embora muitos detalhes não sejam claros aqui.
Hoje, os físicos não se surpreendem mais com os novos modelos de "buracos de minhoca" e "buracos de minhoca" que levam, de acordo com a teoria da gravidade de Einstein, para o desconhecido a partir do núcleo dos buracos negros. Por outro lado, a própria teoria da relatividade está em constante evolução. Talvez em breve os teóricos consigam combinar o eletromagnetismo com a gravidade, tornando realidade o sonho principal do grande cientista. Nesse caminho, muitas esperanças estão associadas ao desenvolvimento posterior da teoria da supergravidade de Einstein, que une o incomparável micro e macrocosmo.
Grosso modo, a essência da supergravidade é a presença de dimensões extras no espaço-tempo de 11 dimensões. Aqui, um escopo ilimitado se abre para fantasias físicas e matemáticas. Afinal, como já foi mencionado, teoricamente é possível encontrar tanto mundos-partículas, como universos inteiros, “embalados” em outras dimensões.
O autor representa plenamente a indignação de muitos de seus colegas que leram as últimas linhas. Para nosso mais profundo pesar, não é de forma alguma possível falar mais ou menos estritamente sobre as novas teorias do espaço-tempo em um artigo. Afinal, o aparato matemático da teoria dos grupos é extremamente difícil de popularizar.
No entanto, não é preciso perder a esperança: a teoria da relatividade também já foi considerada a construção matemática mais difícil, mas hoje é estudada com sucesso na escola.
O mistério das dimensões ocultas
Construindo teorias modernas de outros espaços e dimensões, os físicos-teóricos encontraram uma vez um resultado muito estranho, publicado no início dos anos 1920. do século passado, Professor de Koenigsberg da Universidade de Theodor Kaluza.
Este físico polonês-alemão desde o início apreciou o profundo potencial inerente à teoria da relatividade e, com base nele, criou uma série de construções geométricas originais para vários zeros físicos. Na próxima etapa, ele corajosamente decidiu combinar a geometria da gravidade e o eletromagnetismo. No final das contas, Kaluza foi capaz de obter inesperadamente um espaço-tempo quíntuplo curvo incomum, incluindo gravitação e campo eletromagnético de Maxwell.
Por muito tempo, os contemporâneos consideraram as construções de Kaluza apenas como um quebra-cabeça matemático sem analogia no mundo físico. Em 1926, o físico e matemático sueco Oskar Klein assumiu o desenvolvimento da teoria de Kaluza, que passou a ser conhecida como teoria Kaluza-Klein.
Este trabalho meio esquecido em uma época muito interessou a Einstein, empurrando-o para a causa de toda a sua vida subsequente - a busca pela Teoria do Campo Unificado. Para seu profundo pesar, ele não conseguiu avançar nesse caminho, porque não conseguiu encaixar a existência de partículas elementares em suas construções. Meio século se passou até que as idéias de Kaluza interessassem os criadores modernos da Teoria de Tudo (como os físicos chamam uma teoria unificada de todas as partículas e forças conhecidas). Foi aí que surgiu a ideia de um espaço multidimensional real, no qual a geometria conecta todos os campos físicos existentes.
Naturalmente, uma questão óbvia surge imediatamente: como dimensões espaciais adicionais se manifestam no mundo circundante? A resposta é um termo - compactação. Isso significa que cada dimensão "extra" além das três conhecidas é enrolada como uma mola em uma escala supermicroscópica. Aqui surge uma "paisagem" impressionante da teoria do jato, onde os menores objetos materiais não parecem pontos usuais, mas estruturas estendidas. Vibrando como cordas comuns, eles geram o espectro de todas as partículas elementares conhecidas.
É assim que as dimensões multidimensionais mais "comuns" entram em nosso mundo, tão amadas não apenas pelos físicos teóricos, mas também pelos escritores de ficção científica. Você pode vê-los de alguma forma? Ou pelo menos indiretamente sente a presença dessas profundezas do microcosmo?
Cálculos mostram que isso requer energias completamente inimagináveis, e um acelerador de partículas para estudar esse problema ocupará todo o sistema solar. No entanto, os cientistas não desanimam e estão procurando novas formas de espaço multidimensional. Podem ser alguns fenômenos espaciais ainda não conhecidos e novos efeitos na próxima geração do LHC …
Ramos do metaverso
As construções teóricas de mundos multidimensionais tornaram-se comuns no círculo dos matemáticos na década de 1920. do século passado, mas os físicos desde o início os trataram com grande preconceito. Afinal, basta adicionar uma dimensão extra, e os planetas começarão a se separar de suas órbitas e a matéria se tornará instável, desintegrando-se em átomos separados. Tudo isso é descrito de forma notável no livro do proeminente historiador científico e popularizador G. E. Gorelik, que é chamado de "Por que o espaço é tridimensional?" Muitas ilustrações brilhantes de arte popular do mundo de muitas dimensões podem ser encontradas no matemático M. Gardner. Esses livros não apenas analisam cientificamente a dimensão do nosso mundo, mas também consideram opções alternativas, nas quais não haveria lugar apenas para uma pessoa, e para a vida protéica em geral.
No entanto, com muito mais freqüência há trabalhos em que os mundos multidimensionais praticamente não diferem do nosso Universo quadridimensional, apenas contêm um número maior de coordenadas. A esse respeito, o notável físico americano, ganhador do Nobel Steven Weinberg, certa vez observou que isso se assemelha à posição dos ufólogos, que estão absolutamente seguros de que em contato com alienígenas certamente encontraremos, se não homens verdes de placas voadores, certamente com algo algo semelhante a besouros ou polvos.
Outro problema de longa data que tem sido considerado desde os tempos antigos também está relacionado com a dimensionalidade do nosso Universo: quais são as partículas mínimas que constituem o espaço e o tempo? As menores células do espaço-tempo podem ser encontradas nas teorias quânticas da supergravidade e nos modelos de supercordas. Todos eles estão localizados no espaço de outra dimensão, algo que lembra um pedaço de pano tecido com fibras de barbante. Ao mesmo tempo, os teóricos prudentemente estipulam com antecedência que esses objetos extremamente pequenos são fundamentalmente inobserváveis e só podem se manifestar de alguma forma com energias ultra-altas.
O principal teórico das supercordas, Juan Maldaseia, observou recentemente de forma aforística que os físicos modernos vivem na expectativa de um milagre, quando algum experimento inesperado ou mesmo observação cósmica confirma que o esqueleto do Universo contém ossos adicionais de dimensões invisíveis.
Nesse caso, devemos apenas ser pacientes …
Mistérios do espaço-tempo
Deve-se notar que jornalistas e escritores há muito notaram a confusão reinante nas teorias dos físicos. Assim, a opinião generalizada no ambiente literário pseudo-científico é que quaisquer milagres e transformações concebíveis são obra de alienígenas de outras dimensões. Os mágicos e médiuns modernos vão ainda mais longe. Aqueles que acreditam seriamente que seus truques paranormais são explicados pelo espaço de outra realidade. É bastante natural que o conceito teórico mais "na moda" do Universo múltiplo - Multiverso esteja intimamente relacionado a versões multidimensionais de generalização de supercordas semelhantes. "Teoria M".
A teoria M contém muitas opções para outras dimensões. É baseado em dimensões "torcidas", que são "resquícios extradimensionais" do nascimento de nosso Universo no monstruoso cataclismo do Big Boil. Em tais especulações científicas (assim se chama com bastante razão teorizar sem base experimental suficiente), antes mesmo do "começo de tudo" no protoespaço de outras dimensões, aconteceram certos processos que deram origem ao início da história do nosso Universo.
No entanto, aqui devemos admitir que nem os físicos elementares, partindo partículas no fundo da matéria, nem os astrofísicos que alcançaram os limites extremos da Metagalaxia, nunca registraram quaisquer milagres indicando a presença de um subespaço "outras dimensões" em nossa realidade …
No entanto, a própria ausência de dimensões adicionais também é muito importante. Afinal, isso nos permite entender porque nosso Mundo está se desenvolvendo dessa forma, o que, por sua vez, pode dar uma chave para novas leis fundamentais da evolução do Universo.
