Σήμερα έμαθα: Πόσες διαστάσεις υπάρχουν στο σύμπαν;

Ζητήστε από κάποιον να ονομάσει κάθε διάσταση που γνωρίζει και πιθανότατα θα αναφέρει τα ακόλουθα: μήκος, πλάτος και βάθος. Μπορεί επίσης να προσθέσουν χρόνο αν σκέφτονται έξω από το τρισδιάστατο πλαίσιο. Αλλά ρωτώντας έναν θεωρητικό χορδών «Πόσες διαστάσεις υπάρχουν;» θα προκαλούσε μια πολύ διαφορετική απάντηση. Σύμφωνα με αυτόν τον κλάδο της θεωρητικής φυσικής, υπάρχουν τουλάχιστον 10 διαστάσεις του χώρου, τις περισσότερες από τις οποίες είναι αδύνατο να αντιληφθούν οι άνθρωποι.

Οι διαστάσεις είναι οι μετρήσεις που χρησιμοποιούν οι φυσικοί για να περιγράψουν την πραγματικότητα. Ακούγεται ευρύ, σωστά; Ας ξεκινήσουμε με τις τρεις διαστάσεις που μαθαίνουν οι περισσότεροι άνθρωποι στο δημοτικό σχολείο. Οι χωρικές διαστάσει, πλάτος, ύψος και βάθος, είναι αυτές που μπορούν να απεικονιστούν πιο εύκολα. Μια οριζόντια γραμμή υπάρχει σε μια διάσταση επειδή έχει μόνο μήκος. Ένα τετράγωνο είναι δισδιάστατο γιατί έχει μήκος και πλάτος. Προσθέτουμε βάθος και παίρνουμε έναν κύβο, ένα τρισδιάστατο σχήμα.

Αυτές οι τρεις συντεταγμένες χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό της θέσης ενός αντικειμένου στο διάστημα. Αλλά το διάστημα δεν είναι το μόνο επίπεδο στο οποίο υπάρχουμε. Υπάρχουμε επίσης στον χρόνο, όπου έρχεται η τέταρτη διάσταση. Μόλις μάθουμε το υψόμετρο, το γεωγραφικό μήκος, το γεωγραφικό πλάτος και τη θέση μιας κουκκίδας στο χρόνο, έχουμε τα εργαλεία που χρειάζονται για να σχεδιάσουμε την ύπαρξή της στο σύμπαν όπως τη γνωρίζουμε.

Αλλά ορισμένοι φυσικοί που προσυπογράφουν τη θεωρία χορδών υποστηρίζουν ότι υπάρχει κάτι περισσότερο στην πραγματικότητα από το παρατηρήσιμο σύμπαν. Η θεωρία χορδών, γνωστή και ως «θεωρία των υπερχορδών», στοχεύει να ενοποιήσει δύο κύριες θεωρίες που περιγράφουν πώς λειτουργεί το σύμπαν: τη γενική σχετικότητα και την κβαντική μηχανική. Σε ένα τετραδιάστατο σύμπαν, αυτή η θεωρία δεν θα ήταν δυνατή, αλλά μόλις οι επιστήμονες βελτίωσαν τα μαθηματικά για να συμπεριλάβουν 10 διαστάσεις, 11 συμπεριλαμβανομένου του χρόνου, οι εξισώσεις τους λειτούργησαν.

Αφού κατέληξαν σε μια θεωρία που εξαρτάται από την ύπαρξη 10 διαστάσεων του χώρου, οι θεωρητικοί χορδών είχαν στη συνέχεια τη δουλειά να εξηγήσουν πού κρύβονταν αυτές οι νέες διαστάσεις. Η απάντηση τους: Είναι εξίσου πραγματικές με τις «μεγάλες» διαστάσεις που μπορούμε να δούμε, αλλά οι επιπλέον διαστάσεις είναι τόσο σφιχτά μαζεμένες που είναι πολύ μικρές για να τις παρατηρήσουμε άμεσα.

Η βασική μας κατανόηση της φυσικής καθιστά δύσκολη την επεξεργασία αυτού του θέματος, αλλά ο θεωρητικός χορδών Brian Greene κάνει εξαιρετική δουλειά στο να διαμορφώνει την έννοια με όρους που μπορούν να κατανοήσουν οι περισσότεροι άνθρωποι. Στην ομιλία του στο TED το 2005, ο Greene συγκρίνει αυτές τις αόρατες διαστάσεις με τα καλώδια που συνδέονται με τηλεφωνικούς πόλους: Από ένα παράθυρο, ένα καλώδιο μοιάζει με μονοδιάστατη γραμμή. Αλλά αν το μελετούσαμε από κοντά, θα βλέπαμε ότι το καλώδιο είναι στην πραγματικότητα στρογγυλό, καθιστώντας το τρισδιάστατο. Καμία αναλογία που να συγκρίνει μη αισθητές διαστάσεις με αντικείμενα στον αισθητό κόσμο δεν μπορεί ποτέ να είναι τέλεια, αλλά αυτό δείχνει πώς κάτι τόσο θεμελιώδες για την πραγματικότητα θα μπορούσε να κρύβεται από την κοινή θέα.

Η θεωρία χορδών δηλώνει ότι πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον 10 διαστάσεις του χώρου συν μία διάσταση για τον χρόνο, αλλά υπάρχουν φυσικοί που υποστηρίζουν ότι υπάρχουν περισσότερες. Μερικοί θεωρούν ένα σύμπαν που αποτελείται από 11 διαστάσεις του χώρου.