Una de las principales tareas de la física teórica actual es encontrar una respuesta a la pregunta de si existen dimensiones superiores. ¿El espacio realmente solo consiste en largo, ancho y alto, o es solo una limitación de la percepción humana? Durante milenios, los científicos rechazaron enérgicamente la idea de la existencia de un espacio multidimensional. Sin embargo, la revolución científica y tecnológica ha cambiado mucho, y hoy la ciencia ya no es tan categórica en el tema de las dimensiones superiores.
¿Cuál es la esencia del concepto de "espacio multidimensional"?
El hombre vive en un mundo que consta de tres dimensiones. Las coordenadas de cualquier objeto se pueden expresar en tres valores. Y a veces dos, cuando se trata de lo que hay en la superficie de la Tierra.
La longitud, la anchura y la altura se pueden utilizar para describir tanto los objetos terrestres como los cuerpos celestes: planetas, estrellas y galaxias. También son suficientes para las cosas que habitan en el microcosmos: moléculas, átomos y elementos elementales.partículas Se considera que la cuarta dimensión es el tiempo.
Debe haber al menos cinco dimensiones en un espacio multidimensional. La física teórica moderna ha desarrollado muchas teorías para espacios con diferentes dimensiones, hasta 26. También hay una teoría que describe un espacio con un número infinito de dimensiones.
De Euclides a Einstein
Físicos y matemáticos de la Antigüedad, la Edad Media y la Edad Moderna negaron categóricamente la posibilidad de la existencia de dimensiones superiores. Algunos matemáticos incluso dedujeron justificaciones para la limitación del espacio por tres parámetros. La geometría euclidiana asumió solo tres dimensiones.
Antes del advenimiento de la relatividad general, los científicos generalmente consideraban que el espacio multidimensional era un tema indigno de estudio y desarrollo de teorías. Cuando Albert Einstein formuló los conceptos de espacio-tiempo, combinando tres dimensiones con la cuarta, el tiempo, la certeza en este asunto desapareció de inmediato.
La teoría de la relatividad demuestra que el tiempo y el espacio no son cosas separadas e independientes. Por ejemplo, si los astronautas abordan una nave que se mueve a gran velocidad durante mucho tiempo, al regresar a la Tierra serán más jóvenes que sus compañeros. La razón es que pasará menos tiempo para ellos que para los humanos en la Tierra.
Teoría de Kaluza-Klein
En 1921, el matemático alemán Theodor Kaluza, utilizando las ecuaciones de la teoría de la relatividad, creó una teoría queque por primera vez combinó la gravedad y el electromagnetismo. Según esta teoría, el espacio tiene cinco dimensiones (incluido el tiempo).
En 1926, el físico sueco Oscar Klein dedujo la justificación de la invisibilidad de la quinta dimensión, descrita por Kaluza. Consistía en el hecho de que las dimensiones superiores se comprimen a un valor increíblemente pequeño, que se llama el valor de Planck y es 10-35. Posteriormente, esto formó la base de otras teorías del espacio multidimensional.
Teoría de cuerdas
Esta área de la física teórica es, con mucho, la más prometedora. La teoría de cuerdas afirma ser lo que los físicos han estado buscando desde el advenimiento de la relatividad general. Esta es la llamada teoría del todo.
El hecho es que dos principios físicos fundamentales, la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica, están en irresoluble contradicción entre sí. La teoría del todo es un concepto hipotético que podría explicar esta paradoja. A su vez, la teoría de cuerdas es más adecuada para este papel.
La esencia de esto es que en el nivel subatómico de la estructura del mundo, las partículas vibran, similar a la vibración de las cuerdas ordinarias, por ejemplo, un violín. De aquí es de donde la teoría obtuvo su nombre. Además, las dimensiones de estas cuerdas son extremadamente pequeñas y fluctúan alrededor de la longitud de Planck, la misma que aparece en la teoría de Kaluza-Klein. Si un átomo se agranda al tamaño de una galaxia, entonces la cuerda solo alcanzará el tamaño de un árbol adulto. La teoría de cuerdas solo funciona en el espacio multidimensional. y hay variosversiones. Algunos requieren un espacio de 10 dimensiones, mientras que otros requieren un espacio de 26 dimensiones.
En el momento de su creación, los físicos percibían la teoría de cuerdas con gran escepticismo. Pero hoy es el más popular, y muchos físicos teóricos se dedican a su desarrollo. Sin embargo, todavía no es posible demostrar experimentalmente las disposiciones de la teoría.
Espacio de Hilbert
Otra teoría que describe dimensiones superiores es el espacio de Hilbert. Fue descrito por el matemático alemán David Hilbert mientras trabajaba en la teoría de las ecuaciones integrales.
El espacio de Hilbert es una teoría matemática que describe las propiedades del espacio euclidiano en dimensión infinita. Es decir, es un espacio multidimensional con un número infinito de dimensiones.
Hiperespacio en la ciencia ficción
La idea del espacio multidimensional ha dado lugar a muchas tramas de ciencia ficción, tanto literarias como cinematográficas.
Así, en la tetralogía "Canciones de Hiperión" de Dan Simmons, la humanidad usa una red de portales nulos hiperespaciales capaces de transferir objetos instantáneamente a larga distancia. En Starship Troopers de Robert Heinlein, los soldados también usan el hiperespacio para viajar.
La idea del vuelo hiperespacial se ha utilizado en muchas películas de ópera espacial, incluida la famosa saga Star Wars y la serie de televisión Babylon 5.
La trama de la película "Interstellar" está ligada casi por completo a la ideadimensiones superiores. En busca de un planeta adecuado para la colonización, los héroes viajan por el espacio a través de agujeros de gusano, un túnel hiperespacial que conduce a otro sistema. Y hacia el final, el personaje principal ingresa al mundo del espacio multidimensional, con la ayuda del cual logra transferir información al pasado. La película también muestra claramente la conexión entre el espacio y el tiempo, deducida por Einstein: para los astronautas, el tiempo pasa más lentamente que para los personajes de la Tierra.
En la película "Cubo 2: Hipercubo", los personajes se encuentran dentro de un teseracto. Por eso en la teoría de las dimensiones superiores se le llama cubo multidimensional. En busca de una salida, se encuentran en universos paralelos, donde se encuentran con sus versiones alternativas.
La idea de un espacio multidimensional sigue siendo fantástica y no probada. Sin embargo, hoy es mucho más cercano y real que hace unas décadas. Es muy posible que en el próximo siglo, los científicos descubran una forma de moverse en dimensiones superiores y, por lo tanto, viajar en mundos paralelos. Hasta entonces, la gente fantaseará mucho sobre este tema, inventando historias increíbles.
