სუპერსიმების თეორია: არსებობს თუ არა ყველაფერი 11 განზომილებაში?

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

თქვენ ალბათ გსმენიათ, რომ ჩვენი დროის ყველაზე პოპულარული სამეცნიერო თეორია, სიმების თეორია, მოიცავს ბევრად მეტ განზომილებას, ვიდრე საღი აზრი გვთავაზობს.

ყველაზე დიდი პრობლემა თეორიული ფიზიკოსებისთვის არის ის, თუ როგორ გააერთიანონ ყველა ფუნდამენტური ურთიერთქმედება (გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, სუსტი და ძლიერი) ერთ თეორიაში. სუპერსიმების თეორია აცხადებს, რომ არის ყველაფრის თეორია.

მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ამ თეორიის მუშაობისთვის საჭირო განზომილებების ყველაზე მოსახერხებელი რაოდენობა არის ათი (მათგან ცხრა არის სივრცითი და ერთი დროებითი)! თუ არსებობს მეტ-ნაკლებად გაზომვები, მათემატიკური განტოლებები იძლევა ირაციონალურ შედეგებს, რომლებიც მიდიან უსასრულობამდე - სინგულარობა.

სუპერსიმების თეორიის განვითარების შემდეგი ეტაპი - M-თეორია - უკვე დაითვალა თერთმეტი განზომილება. და კიდევ ერთი ვერსია - F-თეორია - თორმეტივე. და ეს საერთოდ არ არის გართულება. F-თეორია აღწერს 12-განზომილებიან სივრცეს უფრო მარტივი განტოლებით, ვიდრე M-თეორია - 11-განზომილებიანი.

რა თქმა უნდა, ტყუილად არ არის თეორიული ფიზიკა თეორიულს. მისი ყველა მიღწევა ჯერჯერობით მხოლოდ ქაღალდზეა. ასე რომ, იმის ასახსნელად, თუ რატომ შეგვიძლია გადაადგილება მხოლოდ სამგანზომილებიან სივრცეში, მეცნიერებმა დაიწყეს საუბარი იმაზე, თუ როგორ უნდა შემცირდეს სხვა სამწუხარო ზომები კვანტურ დონეზე კომპაქტურ სფეროებად. უფრო ზუსტად, არა სფეროებში, არამედ კალაბი-იაუს სივრცეებში. ეს ისეთი სამგანზომილებიანი ფიგურებია, რომლებშიც საკუთარი სამყარო თავისი განზომილებით. ასეთი მრავალფეროვნების ორგანზომილებიანი პროექცია ასე გამოიყურება:

ცნობილია 470 მილიონზე მეტი ასეთი ფიგურა. რომელი მათგანი შეესაბამება ჩვენს რეალობას, ამჟამად გამოითვლება. არ არის ადვილი იყო თეორიული ფიზიკოსი.

დიახ, როგორც ჩანს, ცოტა შორს არის. მაგრამ შესაძლოა ეს არის ზუსტად ის, რაც განმარტავს, თუ რატომ არის კვანტური სამყარო ასე განსხვავებული იმისგან, რასაც ჩვენ აღვიქვამთ.

მოდით, ცოტათი ჩავუღრმავდეთ ისტორიას

1968 წელს ახალგაზრდა ფიზიკოსმა გაბრიელ ვენეზიანომ შეისწავლა ძლიერი ბირთვული ურთიერთქმედების მრავალი ექსპერიმენტულად დაკვირვებული მახასიათებლის გაგება. ვენეზიანო, რომელიც იმ დროს მუშაობდა CERN-ში, ევროპული ამაჩქარებლის ლაბორატორიაში ჟენევაში (შვეიცარია), მუშაობდა ამ პრობლემაზე რამდენიმე წლის განმავლობაში, სანამ ერთ დღეს მას ბრწყინვალე გამოცნობა არ მოჰყვა. მისდა გასაკვირად, მან გააცნობიერა, რომ ეგზოტიკური მათემატიკური ფორმულა, რომელიც გამოიგონა ცნობილმა შვეიცარიელმა მათემატიკოსმა ლეონარდ ეილერმა წმინდა მათემატიკური მიზნებისთვის დაახლოებით ორასი წლით ადრე - ე.წ. ძლიერ ბირთვულ ძალაში ჩართული ნაწილაკების მრავალრიცხოვანი თვისებები. ვენეზიანოს მიერ აღნიშნულმა თვისებამ უზრუნველყო ძლიერი ურთიერთქმედების მრავალი მახასიათებლის ძლიერი მათემატიკური აღწერა; მან გამოიწვია სამუშაოების აურზაური, რომელშიც ბეტა ფუნქცია და მისი სხვადასხვა განზოგადება გამოიყენებოდა მთელ მსოფლიოში ნაწილაკების შეჯახების შესწავლის დროს დაგროვილი მონაცემთა დიდი რაოდენობით აღსაწერად. თუმცა, გარკვეული გაგებით, ვენეზიანოს დაკვირვება არასრული იყო. როგორც დამახსოვრებული ფორმულა, რომელსაც იყენებს სტუდენტი, რომელსაც არ ესმის მისი მნიშვნელობა ან მნიშვნელობა, ეილერის ბეტა ფუნქცია მუშაობდა, მაგრამ ვერავინ მიხვდა რატომ. ეს იყო ფორმულა, რომელსაც ახსნა სჭირდებოდა.

გაბრიელე ვენეზიანო

ეს შეიცვალა 1970 წელს, როდესაც იოჰირო ნამბუმ ჩიკაგოს უნივერსიტეტიდან, ჰოლგერ ნილსენმა ნილს ბორის ინსტიტუტიდან და ლეონარდ სუსკინდმა სტენფორდის უნივერსიტეტიდან შეძლეს გამოეჩინათ ეილერის ფორმულის მიღმა არსებული ფიზიკური მნიშვნელობა.ამ ფიზიკოსებმა აჩვენეს, რომ როდესაც ელემენტარული ნაწილაკები წარმოდგენილია პატარა ვიბრაციული ერთგანზომილებიანი სიმებით, ამ ნაწილაკების ძლიერი ურთიერთქმედება ზუსტად არის აღწერილი ეილერის ფუნქციის გამოყენებით. თუ სიმებიანი სეგმენტები საკმარისად მცირეა, ამ მკვლევარების აზრით, ისინი მაინც დაემსგავსებიან წერტილოვან ნაწილაკებს და, შესაბამისად, არ ეწინააღმდეგებიან ექსპერიმენტული დაკვირვების შედეგებს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს თეორია მარტივი და ინტუიციურად მიმზიდველი იყო, მალევე აჩვენა, რომ ძლიერი ურთიერთქმედების აღწერა სტრიქონების გამოყენებით ხარვეზიანი იყო. 1970-იანი წლების დასაწყისში. მაღალი ენერგიის ფიზიკოსებმა შეძლეს სუბატომური სამყაროს უფრო ღრმად ჩახედვა და აჩვენეს, რომ სიმებიანი მოდელის ზოგიერთი პროგნოზი პირდაპირ ეწინააღმდეგება დაკვირვებებს. ამავდროულად, პარალელურად მიმდინარეობდა ველის კვანტური თეორიის - კვანტური ქრომოდინამიკის - განვითარება, რომელშიც გამოყენებული იყო ნაწილაკების წერტილის მოდელი. ამ თეორიის წარმატებებმა ძლიერი ურთიერთქმედების აღწერისას გამოიწვია სიმების თეორიის მიტოვება.

ნაწილაკების ფიზიკოსთა უმეტესობას სჯეროდა, რომ სიმების თეორია სამუდამოდ იყო ნაგვის ურნაში, მაგრამ მრავალი მკვლევარი დარჩა მისი ერთგული. შვარცი, მაგალითად, თვლიდა, რომ „სიმების თეორიის მათემატიკური სტრუქტურა იმდენად ლამაზია და აქვს იმდენი გასაოცარი თვისება, რომ უეჭველად უნდა მიუთითებდეს რაღაც უფრო ღრმაზე“.²). ერთ-ერთი პრობლემა, რომლის წინაშეც ფიზიკოსები აწყდნენ სიმების თეორიას, იყო ის, რომ ის ძალიან ბევრ არჩევანს გვთავაზობდა, რაც დამაბნეველი იყო.

ამ თეორიის ვიბრაციული სიმების ზოგიერთ კონფიგურაციას ჰქონდა თვისებები, რომლებიც წააგავდა გლუონებს, რამაც საფუძველი მისცა მას რეალურად ჩაეთვალათ ძლიერი ურთიერთქმედების თეორიად. თუმცა ამას გარდა იგი შეიცავდა ურთიერთქმედების დამატებით ნაწილაკებს-მატარებლებს, რომლებსაც არანაირი კავშირი არ ჰქონდათ ძლიერი ურთიერთქმედების ექსპერიმენტულ გამოვლინებებთან. 1974 წელს შვარცმა და ჯოელ შერკმა საფრანგეთის ტექნოლოგიის უმაღლესი სასწავლებლიდან გაბედული ვარაუდი გააკეთეს, რამაც ეს აღქმული ხარვეზი სათნოებად აქცია. სიმების უცნაური ვიბრაციის რეჟიმების შესწავლის შემდეგ, რომლებიც მოგვაგონებს მატარებელ ნაწილაკებს, მათ გააცნობიერეს, რომ ეს თვისებები საოცრად ზუსტად ემთხვევა გრავიტაციული ურთიერთქმედების ჰიპოთეტური გადამზიდავი ნაწილაკების - გრავიტონის სავარაუდო თვისებებს. მიუხედავად იმისა, რომ გრავიტაციული ურთიერთქმედების ეს „პატარა ნაწილაკები“ჯერ კიდევ არ არის აღმოჩენილი, თეორეტიკოსებს შეუძლიათ დარწმუნებით იწინასწარმეტყველონ ზოგიერთი ფუნდამენტური თვისება, რაც ამ ნაწილაკებს უნდა ჰქონდეთ. შერკმა და შვარცმა აღმოაჩინეს, რომ ეს მახასიათებლები ზუსტად არის რეალიზებული ზოგიერთი ვიბრაციის რეჟიმისთვის. ამის საფუძველზე მათ წამოაყენეს ჰიპოთეზა, რომ სიმების თეორიის პირველი გამოჩენა წარუმატებლად დასრულდა ფიზიკოსების ზედმეტად შევიწროების გამო. შერკმა და შვარცმა განაცხადეს, რომ სიმების თეორია არ არის მხოლოდ ძლიერი ძალის თეორია, ეს არის კვანტური თეორია, რომელიც მოიცავს გრავიტაციას, სხვა საკითხებთან ერთად).

ფიზიკური საზოგადოება ამ ვარაუდს ძალიან თავშეკავებული დამოკიდებულებით უპასუხა. სინამდვილეში, როგორც შვარცი იხსენებდა, "ჩვენი ნამუშევარი ყველამ იგნორირებული იყო".⁴). პროგრესის გზები უკვე საფუძვლიანად არის სავსე გრავიტაციისა და კვანტური მექანიკის შერწყმის მრავალი წარუმატებელი მცდელობით. სიმების თეორიამ ვერ შეძლო ძლიერი ურთიერთქმედებების აღწერის თავდაპირველი მცდელობა და ბევრმა მიიჩნია, რომ უაზრო იყო მისი გამოყენება უფრო დიდი მიზნების მისაღწევად. შემდგომი, უფრო დეტალური კვლევები 1970-იანი წლების ბოლოს და 1980-იანი წლების დასაწყისში. აჩვენა, რომ სიმების თეორიასა და კვანტურ მექანიკას შორის წარმოიქმნება წინააღმდეგობები საკუთარი, თუმცა უფრო მცირე მასშტაბით. ისეთი შთაბეჭდილება იქმნებოდა, რომ გრავიტაციულმა ძალამ კვლავ შეძლო წინააღმდეგობა გაეწია მისი მიკროსკოპული დონეზე სამყაროს აღწერაში ჩასმის მცდელობას.

ასე იყო 1984 წლამდე.თავის საეტაპო ნაშრომში, რომელიც აჯამებდა ათწლეულზე მეტ ხანს ინტენსიურ კვლევას, რომელიც ძირითადად იგნორირებული ან უარყოფილი იყო ფიზიკოსების უმეტესობის მიერ, გრინმა და შვარცმა დაადგინეს, რომ მცირე წინააღმდეგობა კვანტურ თეორიასთან, რომელიც აწუხებდა სიმების თეორიას, შეიძლება მოგვარდეს. უფრო მეტიც, მათ აჩვენეს, რომ მიღებული თეორია საკმარისად ფართოა, რათა მოიცავდეს ოთხივე ტიპის ურთიერთქმედებას და ყველა სახის მატერიას. ამ შედეგის შესახებ ინფორმაცია მთელ ფიზიკურ საზოგადოებაში გავრცელდა: ასობით ნაწილაკების ფიზიკოსმა შეწყვიტა მუშაობა თავის პროექტებზე, რათა მონაწილეობა მიეღო, როგორც უკანასკნელი თეორიული ბრძოლა მრავალსაუკუნოვან თავდასხმაში სამყაროს ღრმა საფუძვლებზე.

გრინისა და შვარცის წარმატების შესახებ ამბებმა საბოლოოდ მიაღწია სწავლის პირველი კურსის კურსდამთავრებულებსაც და ყოფილი იმედგაცრუება შეიცვალა ფიზიკის ისტორიაში შემობრუნების მომენტში ჩართულობის ამაღელვებელი გრძნობით. ბევრი ჩვენგანი შუაღამის შემდეგ ღრმად იჯდა, სწავლობდა თეორიულ ფიზიკასა და აბსტრაქტულ მათემატიკას სერიოზულ თემებს, რომელთა ცოდნაც აუცილებელია სიმების თეორიის გასაგებად.

თუმცა, სიმებიანი თეორიის ფიზიკოსები გზაზე არაერთხელ წააწყდნენ სერიოზულ დაბრკოლებებს. თეორიულ ფიზიკაში ხშირად გიწევთ საქმე განტოლებებთან, რომლებიც ან ძალიან რთულია გასაგებად ან ძნელად ამოსახსნელად. როგორც წესი, ასეთ სიტუაციაში ფიზიკოსები არ ნებდებიან და ცდილობენ მიიღონ ამ განტოლებების სავარაუდო ამოხსნა. სიმებიანი თეორიის მდგომარეობა ბევრად უფრო რთულია. განტოლებების გამოყვანაც კი იმდენად რთული აღმოჩნდა, რომ აქამდე მხოლოდ მათი სავარაუდო ფორმის მიღება იყო შესაძლებელი. ამრიგად, სიმების თეორიაში მომუშავე ფიზიკოსები აღმოჩნდებიან ისეთ სიტუაციაში, როდესაც მათ უწევთ მიახლოებითი განტოლებების მიახლოებითი ამონახსნების ძიება. სუპერსიმების თეორიის პირველი რევოლუციის დროს რამდენიმე წლის განსაცვიფრებელი პროგრესის შემდეგ, ფიზიკოსები დადგნენ იმ ფაქტის წინაშე, რომ გამოყენებული სავარაუდო განტოლებები ვერ აძლევდნენ სწორ პასუხს მთელ რიგ მნიშვნელოვან კითხვებზე, რითაც აფერხებდნენ კვლევის შემდგომ განვითარებას. ამ მიახლოებითი მეთოდების მიღმა გადასვლის კონკრეტული იდეების არარსებობის გამო, სიმებიანი ფიზიკოსის ბევრმა განიცადა მზარდი იმედგაცრუება და დაუბრუნდა თავის წინა კვლევას. მათთვის, ვინც დარჩა, 1980-იანი წლების ბოლოს და 1990-იანი წლების დასაწყისში. იყო ტესტირების პერიოდი.

სიმების თეორიის მშვენიერება და პოტენციური ძალა მკვლევარებს ანიშნა, როგორც ოქროს განძი, რომელიც უსაფრთხოდ იყო ჩაკეტილი სეიფში, ხილული მხოლოდ პაწაწინა ნახვრეტით, მაგრამ არავის ჰქონდა გასაღები ამ მიძინებული ძალების გასათავისუფლებლად. „გვალვის“ხანგრძლივ პერიოდს დროდადრო მნიშვნელოვანი აღმოჩენები წყვეტდა, მაგრამ ყველასთვის ცხადი იყო, რომ საჭირო იყო ახალი მეთოდები, რომლებიც საშუალებას მისცემდა გასცლოდა უკვე ცნობილ სავარაუდო გადაწყვეტილებებს.

სტაგნაციის დასასრული მოვიდა ედვარდ ვიტენის თვალწარმტაცი მოხსენებით, რომელიც წარმოადგინა 1995 წელს სამხრეთ კალიფორნიის უნივერსიტეტში სიმების თეორიის კონფერენციაზე - მოხსენება, რომელმაც გააოცა მსოფლიოს წამყვანი ფიზიკოსებით სავსე აუდიტორია. მასში მან გამოაქვეყნა კვლევის შემდეგი ეტაპის გეგმა, რითაც წამოიწყო „მეორე რევოლუცია სუპერსიმების თეორიაში“. ახლა სიმების თეორეტიკოსები ენერგიულად მუშაობენ ახალ მეთოდებზე, რომლებიც გვპირდებიან გადალახონ დაბრკოლებები, რომლებსაც ისინი შეხვდებიან.

TS-ის ფართო პოპულარიზაციისთვის კაცობრიობამ უნდა დაუდგეს ძეგლი კოლუმბიის უნივერსიტეტის პროფესორ ბრაიან გრინს. მისი 1999 წლის წიგნი ელეგანტური სამყარო. სუპერსიმები, დამალული ზომები და საბოლოო თეორიის ძიება”ბესტსელერი გახდა და მიიღო პულიცერის პრემია. მეცნიერის ნამუშევრებმა საფუძველი ჩაუყარა პოპულარულ სამეცნიერო მინი სერიალს, რომელსაც ავტორი თავად წამყვანის როლში ასრულებს - მისი ფრაგმენტი შეგიძლიათ ნახოთ მასალის ბოლოს (ფოტო ემი სუსმანის / კოლუმბიის უნივერსიტეტის ფოტო).

დაწკაპუნებადი 1700 px

ახლა შევეცადოთ ოდნავ მაინც გავიგოთ ამ თეორიის არსი

Თავიდან დაწყება. ნულოვანი განზომილება არის წერტილი. მას არ აქვს ზომები. გადაადგილება არსად არის, კოორდინატები არ არის საჭირო ასეთ განზომილებაში მდებარეობის აღსანიშნავად.

პირველი წერტილის გვერდით დავდოთ მეორე და გავავლოთ ხაზი მათ შორის. აქ არის პირველი განზომილება. ერთგანზომილებიან ობიექტს აქვს ზომა - სიგრძე - მაგრამ არა სიგანე ან სიღრმე. ერთგანზომილებიანი სივრცის ფარგლებში მოძრაობა ძალზე შეზღუდულია, რადგან გზაზე წარმოქმნილი დაბრკოლების თავიდან აცილება შეუძლებელია. ამ ხაზზე მდებარეობისთვის საჭიროა მხოლოდ ერთი კოორდინატი.

მოდით დავდოთ წერტილი სეგმენტის გვერდით. ორივე ამ ობიექტს რომ მოერგოს, ჩვენ გვჭირდება ორგანზომილებიანი სივრცე, რომელსაც აქვს სიგრძე და სიგანე, ანუ ფართობი, მაგრამ სიღრმის, ანუ მოცულობის გარეშე. ამ ველზე ნებისმიერი წერტილის მდებარეობა განისაზღვრება ორი კოორდინატით.

მესამე განზომილება ჩნდება, როდესაც ამ სისტემას ვამატებთ მესამე კოორდინატულ ღერძს. ჩვენთვის, სამგანზომილებიანი სამყაროს მცხოვრებლებისთვის, ამის წარმოდგენა ძალიან ადვილია.

შევეცადოთ წარმოვიდგინოთ, როგორ ხედავენ სამყაროს ორგანზომილებიანი სივრცის მაცხოვრებლები. მაგალითად, აქ არის ეს ორი ადამიანი:

თითოეული მათგანი თავის მეგობარს ასე დაინახავს:

მაგრამ ამ სიტუაციაში:

ჩვენი გმირები ერთმანეთს ასე ნახავენ:

ეს არის თვალსაზრისის ცვლილება, რომელიც საშუალებას აძლევს ჩვენს გმირებს განსაჯონ ერთმანეთი, როგორც ორგანზომილებიანი ობიექტები და არა ერთგანზომილებიანი სეგმენტები.

ახლა წარმოვიდგინოთ, რომ მესამე განზომილებაში მოძრაობს გარკვეული მოცულობითი ობიექტი, რომელიც კვეთს ამ ორგანზომილებიან სამყაროს. გარე დამკვირვებლისთვის ეს მოძრაობა გამოიხატება თვითმფრინავზე ობიექტის ორგანზომილებიანი პროექციის ცვლილებით, როგორიცაა ბროკოლი MRI აპარატში:

მაგრამ ჩვენი ფლატლენდის მკვიდრისთვის ასეთი სურათი გაუგებარია! მას მისი წარმოდგენაც კი არ შეუძლია. მისთვის, ყოველი ორგანზომილებიანი პროექცია განიხილება, როგორც ერთგანზომილებიანი სეგმენტი იდუმალი ცვლადი სიგრძით, რომელიც წარმოიქმნება არაპროგნოზირებად ადგილას და ასევე არაპროგნოზირებად ქრება. ასეთი ობიექტების სიგრძისა და წარმოშობის ადგილის გამოთვლის მცდელობები ორგანზომილებიანი სივრცის ფიზიკის კანონების გამოყენებით განწირულია წარუმატებლობისთვის.

ჩვენ, სამგანზომილებიანი სამყაროს მკვიდრნი, ყველაფერს ორგანზომილებიანად ვხედავთ. მხოლოდ ობიექტის მოძრაობა სივრცეში გვაძლევს საშუალებას ვიგრძნოთ მისი მოცულობა. ჩვენ ასევე დავინახავთ ნებისმიერ მრავალგანზომილებიან ობიექტს, როგორც ორგანზომილებიანს, მაგრამ ის საოცრად შეიცვლება, რაც დამოკიდებულია მასთან ურთიერთობაზე ან დროზე.

ამ თვალსაზრისით საინტერესოა მაგ. გრავიტაციაზე ფიქრი. ალბათ ყველას უნახავს მსგავსი სურათები:

მათზე ჩვეულებრივად არის გამოსახული, თუ როგორ ახვევს გრავიტაცია სივრცე-დროს. იხრება… სად? ზუსტად არცერთ განზომილებაში, რომელიც ჩვენთვის ცნობილია. რაც შეეხება კვანტურ გვირაბს, ანუ ნაწილაკის უნარს, გაქრეს ერთ ადგილას და გამოჩნდეს სრულიად განსხვავებულ ადგილას, უფრო მეტიც, დაბრკოლების მიღმა, რომლის მეშვეობითაც ჩვენს რეალობაში იგი ვერ შეაღწევდა მასში ხვრელის გაკეთების გარეშე? რაც შეეხება შავ ხვრელებს? მაგრამ რა მოხდება, თუ თანამედროვე მეცნიერების ყველა ეს და სხვა საიდუმლოებები აიხსნება იმით, რომ სივრცის გეომეტრია სულაც არ არის ისეთი, როგორიც ჩვენ აღვიქვამდით მას?

Დრო გადის

დრო კიდევ ერთ კოორდინატს ამატებს ჩვენს სამყაროს. იმისათვის, რომ წვეულება ჩატარდეს, თქვენ უნდა იცოდეთ არა მხოლოდ რომელ ბარში გაიმართება ის, არამედ ამ ღონისძიების ზუსტი დროც.

ჩვენი აღქმიდან გამომდინარე, დრო არ არის იმდენად სწორი ხაზი, როგორც სხივი. ანუ მას აქვს საწყისი წერტილი და მოძრაობა ხორციელდება მხოლოდ ერთი მიმართულებით - წარსულიდან მომავლისკენ. და მხოლოდ აწმყოა რეალური. არც წარსული არსებობს და არც მომავალი, ისევე როგორც არ არის საუზმე და ვახშამი ოფისის თანამშრომლის თვალსაზრისით ლანჩზე.

მაგრამ ფარდობითობის თეორია არ ეთანხმება ამას. მისი გადმოსახედიდან დრო სრულფასოვანი განზომილებაა. ყველა მოვლენა, რომელიც არსებობდა, არსებობს და იარსებებს, ისეთივე რეალურია, როგორც რეალურია ზღვის სანაპირო, არ აქვს მნიშვნელობა სად გაგვიკვირდა სერფის ხმის სიზმრებმა. ჩვენი აღქმა არის რაღაც პროჟექტორის მსგავსი, რომელიც ანათებს დროის გარკვეულ მონაკვეთს.კაცობრიობა მეოთხე განზომილებაში ასე გამოიყურება:

მაგრამ ჩვენ ვხედავთ მხოლოდ პროექციას, ამ განზომილების ნაჭერს დროის ყოველ ცალკეულ მომენტში. დიახ, როგორც ბროკოლი MRI აპარატზე.

აქამდე ყველა თეორია მუშაობდა სივრცითი განზომილებების დიდი რაოდენობით და დროითი ყოველთვის ერთადერთი იყო. მაგრამ რატომ იძლევა სივრცე სივრცისთვის მრავალი განზომილების გამოჩენის საშუალებას, მაგრამ მხოლოდ ერთხელ? სანამ მეცნიერებს არ შეუძლიათ ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა, ორი ან მეტი დროის სივრცის ჰიპოთეზა ყველა ფილოსოფოსისა და სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლისთვის ძალიან მიმზიდველი იქნება. დიახ, და ფიზიკოსები, რა არის სინამდვილეში. მაგალითად, ამერიკელი ასტროფიზიკოსი იცხაკ ბარსი ხედავს მეორე დროის განზომილებას, როგორც ყველაფრის თეორიის ყველა პრობლემის სათავეს. როგორც გონებრივი ვარჯიში, შევეცადოთ წარმოვიდგინოთ სამყარო ორჯერ.

თითოეული განზომილება ცალკე არსებობს. ეს გამოიხატება იმით, რომ თუ ჩვენ შევცვლით ობიექტის კოორდინატებს ერთ განზომილებაში, კოორდინატები სხვებში შეიძლება დარჩეს უცვლელი. ასე რომ, თუ თქვენ იმოძრავებთ ერთი დროის ღერძზე, რომელიც კვეთს მეორეს სწორი კუთხით, მაშინ გადაკვეთის წერტილში დრო ირგვლივ შეჩერდება. პრაქტიკაში, ეს ასე გამოიყურება:

ნეოს მხოლოდ თავისი ერთგანზომილებიანი დროის ღერძი უნდა დაეყენებინა ტყვიების დროის ღერძზე პერპენდიკულარულად. წვრილმანი, დამეთანხმებით. სინამდვილეში, ყველაფერი ბევრად უფრო რთულია.

ორი დროის განზომილების მქონე სამყაროში ზუსტი დრო განისაზღვრება ორი მნიშვნელობით. ძნელი წარმოსადგენია ორგანზომილებიანი მოვლენა? ანუ ის, რომელიც ერთდროულად ვრცელდება ორი დროის ღერძის გასწვრივ? სავარაუდოა, რომ ასეთ სამყაროს დროში რუქების სპეციალისტები დასჭირდება, რადგან კარტოგრაფები ასახავს დედამიწის ორგანზომილებიან ზედაპირს.

კიდევ რა განასხვავებს ორგანზომილებიან სივრცეს ერთგანზომილებიანი სივრცისგან? დაბრკოლების გვერდის ავლით, მაგალითად. ეს უკვე სრულიად სცილდება ჩვენი გონების საზღვრებს. ერთგანზომილებიანი სამყაროს მკვიდრი ვერ წარმოიდგენს, როგორია კუთხეში მოქცევა. და რა არის ეს - კუთხე დროში? გარდა ამისა, ორგანზომილებიან სივრცეში შეგიძლიათ იმოგზაუროთ წინ, უკან, მაგრამ მაინც დიაგონალურად. წარმოდგენა არ მაქვს, როგორია დროში დიაგონალზე სიარული. მე არც კი ვსაუბრობ იმაზე, რომ დრო მრავალი ფიზიკური კანონის საფუძველია და შეუძლებელია წარმოვიდგინოთ, როგორ შეიცვლება სამყაროს ფიზიკა სხვა დროებითი განზომილების გამოჩენით. მაგრამ ამაზე ფიქრი ძალიან საინტერესოა!

ძალიან დიდი ენციკლოპედია

სხვა განზომილებები ჯერ არ არის აღმოჩენილი და არსებობს მხოლოდ მათემატიკურ მოდელებში. მაგრამ შეგიძლიათ სცადოთ მათი წარმოდგენა ასე.

როგორც ადრე გავარკვიეთ, ჩვენ ვხედავთ სამყაროს მეოთხე (დროის) განზომილების სამგანზომილებიან პროექციას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენი სამყაროს არსებობის ყოველი მომენტი არის წერტილი (ნულოვანი განზომილების მსგავსი) დროის ინტერვალში დიდი აფეთქებიდან სამყაროს დასასრულამდე.

მათ, ვისაც წაკითხული გაქვთ დროში მოგზაურობის შესახებ, იცით, რამდენად მნიშვნელოვანია მათში სივრცე-დროის კონტინუუმის გამრუდება. ეს არის მეხუთე განზომილება - სწორედ მასშია „მოხრილი“ოთხგანზომილებიანი სივრცე-დრო, რათა გააერთიანოს ორი წერტილი ამ სწორ ხაზზე. ამის გარეშე, ამ წერტილებს შორის მოგზაურობა ძალიან გრძელი, ან თუნდაც შეუძლებელი იქნებოდა. უხეშად რომ ვთქვათ, მეხუთე განზომილება მეორის მსგავსია - ის მოძრაობს სივრცე-დროის „ერთგანზომილებიან“ხაზს „ორგანზომილებიან“სიბრტყეში, კუთხის გარშემო შემოხვევის ყველა შემდგომი შესაძლებლობით.

ჩვენი განსაკუთრებით ფილოსოფიურად მოაზროვნე მკითხველი ცოტა ადრე, ალბათ, ფიქრობდა თავისუფალი ნების შესაძლებლობაზე იმ პირობებში, სადაც მომავალი უკვე არსებობს, მაგრამ ჯერ უცნობია. მეცნიერება ამ კითხვას ასე პასუხობს: ალბათობები. მომავალი არ არის ჯოხი, არამედ შესაძლო სცენარების მთელი ცოცხი. რომელი ასრულდება - გავარკვევთ, როცა მივალთ.

თითოეული ალბათობა არსებობს, როგორც "ერთგანზომილებიანი" სეგმენტი მეხუთე განზომილების "სიბრტყეზე".რომელია ყველაზე სწრაფი გზა ერთი სეგმენტიდან მეორეზე გადახტომისთვის? ასეა - მოხარეთ ეს თვითმფრინავი, როგორც ფურცელი. სად დაიხაროს? და ისევ სწორია - მეექვსე განზომილებაში, რომელიც აძლევს "მოცულობას" მთელ ამ რთულ სტრუქტურას. და, ამრიგად, ხდის მას, როგორც სამგანზომილებიანი სივრცე, "დასრულებული", ახალ წერტილად.

მეშვიდე განზომილება არის ახალი სწორი ხაზი, რომელიც შედგება ექვსგანზომილებიანი „წერტილებისაგან“. რა არის სხვა წერტილი ამ ხაზზე? სხვა სამყაროში მოვლენების განვითარების ვარიანტების მთელი უსასრულო ნაკრები, რომელიც ჩამოყალიბდა არა დიდი აფეთქების შედეგად, არამედ სხვადასხვა პირობებში და მოქმედებს სხვადასხვა კანონების მიხედვით. ანუ მეშვიდე განზომილება არის მძივები პარალელური სამყაროებიდან. მერვე განზომილება აგროვებს ამ „ხაზებს“ერთ „სიბრტყეში“. მეცხრე კი შეიძლება შევადაროთ წიგნს, რომელიც ერგება მერვე განზომილების ყველა „ფურცელს“. ეს არის ყველა სამყაროს ყველა ისტორიის კრებული, ფიზიკის ყველა კანონით და ყველა საწყისი პირობით. ისევ მიუთითეთ.

აქ ჩვენ გადავდივართ ზღვარზე. მეათე განზომილების წარმოსადგენად, ჩვენ გვჭირდება სწორი ხაზი. და სხვა რა წერტილი შეიძლება იყოს ამ ხაზში, თუ მეცხრე განზომილება უკვე მოიცავს ყველაფერს, რისი წარმოდგენაც შეიძლება და თუნდაც ის, რისი წარმოდგენაც შეუძლებელია? გამოდის, რომ მეცხრე განზომილება არის არა სხვა ამოსავალი წერტილი, არამედ საბოლოო - ჩვენი წარმოსახვისთვის, ნებისმიერ შემთხვევაში.

სიმების თეორია აცხადებს, რომ სიმები მეათე განზომილებაში ვიბრირებს - ძირითადი ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ყველაფერს. თუ მეათე განზომილება შეიცავს ყველა სამყაროს და ყველა შესაძლებლობას, მაშინ სიმები არსებობს ყველგან და ყოველთვის. ვგულისხმობ, რომ ყველა სტრიქონი არსებობს ჩვენს სამყაროში და ნებისმიერი სხვა. Ნებისმიერ დროს. Გასწვრივ. მაგარია, ჰა?

2013 წლის სექტემბერში ბრაიან გრინი მოსკოვში პოლიტექნიკური მუზეუმის მიწვევით ჩავიდა. ცნობილი ფიზიკოსი, სიმების თეორეტიკოსი, კოლუმბიის უნივერსიტეტის პროფესორი, ფართო საზოგადოებისთვის ცნობილია, უპირველეს ყოვლისა, როგორც მეცნიერების პოპულარიზატორი და წიგნის „ელეგანტური სამყარო“ავტორი. Lenta.ru ესაუბრა ბრაიან გრინს სიმების თეორიისა და მისი ბოლოდროინდელი გამოწვევების, ასევე კვანტური გრავიტაციის, ამპლიტუდისა და სოციალური კონტროლის შესახებ.