Scientia

Câte dimensiuni are lumea în care trăim? Care sunt acestea?

Fizicienii descriu lumea în care trăim ca având patru dimensiuni. Primele trei dintre acestea descriu spaţiul şi sunt notate în literatura de specialitate, în lucrările de matematică şi fizică, cu x , y şi z. x desemnează întotdeauna lungimea, y-lăţimea şi z-înălţimea.

Ne putem imagina viaţa într-o singură dimensiune? Dar într-un univers bidimensional?

O lume unidimensională ar fi asemenea unui fir de aţă, iar vieţuirea într-un asemenea univers ar permite ciudaţilor săi locatari să se deplaseze doar pe direcţia înainte-înapoi. Ne putem imagina în continuare un areal bidimensional, acolo unde locuitorii s-ar putea deplasa asemenea furnicilor pe o foaie de hârtie: înainte, înapoi , stânga, dreapta, sau chiar trecând de pe o faţă pe cealaltă a filei. Dacă adăugăm şi a treia dimensiune, atunci furnicile ar putea părăsi suprafeţele hârtiei pentru a se deplasa pe direcţia sus-jos.

Ce este spaţiu-timpul?

Cea de-a patra dimensiune a Universului nostru nu este asemenea celor trei descrise cu ajutorul coordonatelor spaţiale, ci este cea care ne permite să ne amintim trecutul şi să simţim trecerea anilor, şi anume timpul. Ştiinţa modernă a impus conceptul de spaţiu-timp (un construct matematic care combină cele trei dimensiuni spaţiale cu cea temporală în încercarea de a descrie unitar Universul), iar seriale celebre de anticipaţie precum Star Trek şi Stargate l-au popularizat, astfel că în prezent a devenit o afirmaţie obişnuită a spune că trăim într-o lume în patru dimensiuni, cele trei dimensiuni spaţiale şi timpul.

Există vreo dimensiune ascunsă percepţiei omului? Modelul Kaluza-Klein

Matematicianul Theodor Kaluza  a fost primul care a propus, încă din al treilea deceniu al secolului trecut, existenţa unei a cincea dimensiuni.  Omul de ştiinţă german, care este cunoscut şi pentru abilitatea sa deosebită în asimilarea limbilor străine (putea vorbi sau scrie în 17 limbi), a fost primul care a introdus ideea de a unifica forţele fundamentale prin folosirea unor dimensiuni suplimentare ale Universului, ascunse percepţiei omului.  Kaluza a formulat în 1921 modelul Kaluza-Klein, cu ajutorul căruia încerca unificarea forţelor fundamentale ale gravitaţiei şi electromagnetismului, singurele cunoscute la acea vreme, extinzând astfel relativitatea generalizată a lui Einstein în 5 dimensiuni. Einstein a acceptat cu greu ideea unei a cincea dimensiuni, fapt pentru care nu a folosit-o în cadrul încercărilor proprii de unificare a forţelor fundamentale.

Cum au evoluat modelele teoretice multi-dimensionale?

Părerea matematicienilor şi fizicienilor cu privire la problematica existenţei unor dimensiuni în afara posibilităţilor umane de percepţie a lumii s-a modificat foarte mult în ultimii ani, mai ales datorită dificultăţilor de a crea modele care să descrie în mod unitar Universul în care trăim. Întrucât matematica a oferit întotdeauna soluţii elegante unor probleme aparent de nerezolvat din zona fizicii, la fel s-a întâmplat şi în cazul teoriilor care urmăresc unificarea forţelor fundamentale. Există modele teoretice care se folosesc de mai mult de 5 dimensiuni, ajungându-se chiar la 10 sau 11 dimensiuni, pentru a pune la dispoziţia fizicienilor un aparat matematic îndeajuns de complex, capabil a explica anumite comportamente bizare ale Universului, la nivel macroscopic şi microscopic. Modelul Kaluza-Klein poate fi privit deci ca un precursor de început de secol XX al teoriei stringurilor, în prezent cel mai cunoscut şi promiţător exemplu de teorie a totului.

Din păcate, mintea umană nu poate gândi în mai mult de patru dimensiuni, aşa că întreprinderile moderne ale fizicii au un grad mare de abstractizare şi sunt greu de explicat publicului larg.