Salah satu tugas utama fisika teoretis saat ini adalah menemukan jawaban atas pertanyaan apakah ada dimensi yang lebih tinggi. Apakah ruang benar-benar hanya terdiri dari panjang, lebar, dan tinggi, atau hanya sebatas persepsi manusia? Selama ribuan tahun, para ilmuwan sangat menolak gagasan tentang keberadaan ruang multidimensi. Namun, revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi telah banyak berubah, dan ilmu pengetahuan saat ini tidak lagi begitu kategoris pada masalah dimensi yang lebih tinggi.
Apa inti dari konsep "ruang multidimensi"?
Manusia hidup di dunia yang terdiri dari tiga dimensi. Koordinat objek apa pun dapat dinyatakan dalam tiga nilai. Dan terkadang dua - ketika berbicara tentang apa yang ada di permukaan bumi.
Panjang, lebar, dan tinggi dapat digunakan untuk mendeskripsikan objek terestrial dan benda langit - planet, bintang, dan galaksi. Mereka juga cukup untuk hal-hal yang menghuni mikrokosmos - molekul, atom, dan elementerpartikel. Dimensi keempat dianggap sebagai waktu.
Harus ada setidaknya lima dimensi dalam ruang multidimensi. Fisika teoretis modern telah mengembangkan banyak teori untuk ruang dengan dimensi berbeda - hingga 26. Ada juga teori yang menjelaskan ruang dengan jumlah dimensi tak terbatas.
Dari Euclid ke Einstein
Fisikawan dan matematikawan Zaman Kuno, Abad Pertengahan, dan Zaman Modern dengan tegas menyangkal kemungkinan adanya dimensi yang lebih tinggi. Beberapa matematikawan bahkan menyimpulkan pembenaran untuk pembatasan ruang dengan tiga parameter. Geometri Euclidean diasumsikan hanya tiga dimensi.
Sebelum munculnya relativitas umum, para ilmuwan umumnya menganggap ruang multidimensi sebagai subjek yang tidak layak untuk dipelajari dan kemajuan teori. Ketika Albert Einstein merumuskan konsep ruang-waktu, menggabungkan tiga dimensi dengan yang keempat, waktu, kepastian dalam hal ini segera menghilang.
Teori relativitas membuktikan bahwa waktu dan ruang bukanlah hal yang terpisah dan berdiri sendiri. Misalnya, jika astronot menaiki kapal yang bergerak dengan kecepatan tinggi untuk waktu yang lama, maka saat kembali ke Bumi mereka akan lebih muda dari rekan-rekan mereka. Alasannya adalah waktu yang akan berlalu bagi mereka lebih sedikit daripada manusia di Bumi.
Teori Kaluza-Klein
Pada tahun 1921, matematikawan Jerman Theodor Kaluza, menggunakan persamaan teori relativitas, menciptakan sebuah teori yangyang untuk pertama kalinya menggabungkan gravitasi dan elektromagnetisme. Menurut teori ini, ruang memiliki lima dimensi (termasuk waktu).
Pada tahun 1926, fisikawan Swedia Oscar Klein menyimpulkan pembenaran untuk ketidaktampakan dimensi kelima, yang dijelaskan oleh Kaluza. Ini terdiri dari fakta bahwa dimensi yang lebih tinggi dikompresi ke nilai yang sangat kecil, yang disebut nilai Planck dan adalah 10-35. Selanjutnya, ini menjadi dasar teori ruang multidimensi lainnya.
Teori string
Bidang fisika teoretis sejauh ini adalah yang paling menjanjikan. Teori string mengklaim sebagai apa yang telah dicari oleh fisikawan sejak munculnya relativitas umum. Inilah yang disebut teori segalanya.
Faktanya adalah bahwa dua prinsip fisika dasar - teori relativitas dan mekanika kuantum - berada dalam kontradiksi yang tak terpecahkan satu sama lain. Theory of everything adalah konsep hipotetis yang bisa menjelaskan paradoks ini. Pada gilirannya, teori string lebih cocok untuk peran ini.
Intinya adalah bahwa pada tingkat subatomik struktur dunia, partikel bergetar, mirip dengan getaran string biasa, misalnya, biola. Dari sinilah teori itu mendapatkan namanya. Selain itu, dimensi string ini sangat kecil dan berfluktuasi di sekitar panjang Planck - dimensi yang sama yang muncul dalam teori Kaluza-Klein. Jika sebuah atom diperbesar seukuran galaksi, maka string hanya akan mencapai ukuran pohon dewasa. Teori string hanya bekerja di ruang multidimensi. Dan ada beberapaversi. Beberapa membutuhkan ruang 10 dimensi, sementara yang lain membutuhkan ruang 26 dimensi.
Pada saat permulaannya, teori string dianggap oleh fisikawan dengan sangat skeptis. Tetapi hari ini adalah yang paling populer, dan banyak fisikawan teoretis terlibat dalam pengembangannya. Namun, belum mungkin membuktikan ketentuan teori secara eksperimental.
ruang Hilton
Teori lain yang menjelaskan dimensi yang lebih tinggi adalah ruang Hilbert. Hal ini dijelaskan oleh matematikawan Jerman David Hilbert saat mengerjakan teori persamaan integral.
Ruang Hilton adalah teori matematika yang menjelaskan sifat-sifat ruang Euclidean dalam dimensi tak hingga. Artinya, ini adalah ruang multidimensi dengan jumlah dimensi yang tak terbatas.
Hyperspace dalam fiksi ilmiah
Ide ruang multidimensi telah menghasilkan banyak plot fiksi ilmiah - baik sastra maupun sinematik.
Jadi, dalam tetralogi "Songs of Hyperion" karya Dan Simmons, umat manusia menggunakan jaringan portal nol hiperspasial yang mampu mentransfer objek secara instan dari jarak jauh. Di Starship Troopers karya Robert Heinlein, tentara juga menggunakan hyperspace untuk bepergian.
Ide penerbangan luar angkasa telah digunakan di banyak film opera luar angkasa, termasuk kisah Star Wars yang terkenal dan serial TV Babylon 5.
Plot film "Interstellar" hampir seluruhnya terkait dengan ide tersebutdimensi yang lebih tinggi. Untuk mencari planet yang cocok untuk kolonisasi, para pahlawan melakukan perjalanan melalui ruang melalui lubang cacing - terowongan hyperspace yang mengarah ke sistem lain. Dan menjelang akhir, karakter utama memasuki dunia ruang multidimensi, yang dengannya ia berhasil mentransfer informasi ke masa lalu. Film ini juga dengan jelas menunjukkan hubungan antara ruang dan waktu, yang disimpulkan oleh Einstein: untuk astronot, waktu berlalu lebih lambat daripada karakter di Bumi.
Dalam film "Cube 2: Hypercube" para karakter menemukan diri mereka berada di dalam sebuah tesseract. Jadi dalam teori dimensi yang lebih tinggi disebut kubus multidimensi. Dalam mencari jalan keluar, mereka menemukan diri mereka di alam semesta paralel, di mana mereka bertemu dengan versi alternatif mereka.
Ide ruang multidimensi masih fantastis dan belum terbukti. Namun, hari ini jauh lebih dekat dan lebih nyata daripada beberapa dekade yang lalu. Sangat mungkin bahwa di abad berikutnya, para ilmuwan akan menemukan cara untuk bergerak di dimensi yang lebih tinggi dan, oleh karena itu, melakukan perjalanan di dunia paralel. Sampai saat itu, orang akan banyak berfantasi tentang topik ini, menciptakan cerita yang luar biasa.
