# ликбез | 10 измерений нашей Вселенной
Когда кто-то упоминает вслух «другие измерения», мы начинаем думать о всяких параллельных Вселенных — альтернативных реальностях, которые существуют параллельно нашей, но в которых все работает или происходит по-другому. Тем не менее реальность измерений и роли, которую они играют в нашем упорядочении Вселенной, серьезно отличается от этого популярного объяснения.
Говоря простыми словами, измерения — это разные грани того, что мы воспринимаем под реальностью. Лучше всего мы знакомы с тремя измерениями, которые окружают нас ежедневно — те, которые определяют длину, ширину и глубину всех объектов в наших Вселенных (оси X, Y и Z соответственно).
Помимо этих трех видимых измерений, ученые предполагают существование других. Теоретические основы теории суперструн говорят, что Вселенная существует в десяти различных измерениях. Эти различные аспекты определяют Вселенную, фундаментальные силы природы и все элементарные частицы в ней.
Первое измерение, как мы отметили, придает длину (оно же ось X). Хорошее описание одномерного объекта — это прямая, которая существует только с точки зрения длины и не имеет никаких других заметных качеств. Добавьте к этому второе измерение, ось Y, или высоту, и получите объект, который стал двухмерным (например, квадрат). Третье измерение включает глубину (ось Z) и придает всем объектам объем. Идеальный пример — куб, который существует в трех измерениях и обладает длиной, шириной, глубиной, а значит, и объемом. Помимо этих трех, существует еще семь измерений, которые не сразу бросаются нам в глаза, но все еще могут восприниматься как имеющие прямое действие на Вселенную и реальность, какой мы ее знаем.
Ученые считают, что четвертым измерением является время, которое определяет свойства всех известных веществ в любой заданной точке. Наряду с тремя другими измерениями, знание положения объектов во времени имеет важное значение для определения положения во Вселенной. Другие измерения прячутся гораздо глубже, а их объяснение иногда бывает сложно понять даже физикам.
Согласно теории суперструн, пятое и шестое измерения возникают там же, где и понятие возможных миров. Если бы мы могли видеть в пятом измерении, мы заметили бы, что тот мир немного отличается от нашего, и получили бы механизмы измерения сходства и различия между нашим миром и другим возможным.
В шестом измерении мы бы видели плоскость возможных миров, на которой могли бы сравнить и расположить все возможные Вселенные, которые начались с теми же начальными условиями, что и наша (то есть с Большого Взрыва). В теории, если бы вы могли овладеть пятым и шестым измерениями, вы могли бы путешествовать назад во времени или выбрать другое будущее.
В седьмом измерении у вас есть доступ к возможным мирам, которые начались с другими начальными условиями. Если в пятом и шестом начальные условия были одинаковыми и только последующие действия были разными, здесь все будет другим с самого начала времен. Восьмое измерение снова дает нам плоскость всех возможных историй Вселенной, каждая из которых начинается с разных начальных условий и разветвляется бесконечно (называются они бесконечностями, очевидно).
В девятом измерении мы можем сопоставить все возможные истории Вселенной, начиная со всех возможных законов физики и начальных условий. В десятом и последнем измерении мы приходим к точке, в которой можем охватить все возможное и вообразимое. За этими пределами мы, простые смертные, не можем представить ничего, это естественное ограничение того, что мы можем постичь в терминах измерений.
Существование этих дополнительных шести измерений, которые мы не можем воспринимать, необходимо для теории струн, чтобы она могла быть кандидатом на фундаментальное объяснение взаимодействий в природе. Тот факт, что мы можем воспринимать только четыре измерения пространства, можно объяснить одним из двух механизмов: либо дополнительные измерения компактны и находятся в мельчайших масштабах, либо наш мир живет в трехмерном подмногообразии, соответствующем бране, которым будут ограничены все известные частицы, кроме гравитации (теория бран).
Как и у других кандидатов на теорию великого объединения — «теорию всего» — предположение, что Вселенная состоит из десяти измерений (или больше, в зависимости от модели теории струн, которую вы берете за основу), это попытка примирить Стандартную модель физики элементарных частиц с существованием гравитации. Короче говоря, это попытка объяснить, как взаимодействуют все известные силы в нашей Вселенной и как могут работать другие возможные Вселенные.
Источник
Десять измерений
Упрощенное объяснение 10 измерений Теории струн.
Представьте, что вы живете в озере. Вы рыба с глазами по обе стороны головы, и все, что вы знаете, это подводный мир растительности и других рыб, плавающих вокруг вас. Солнечный свет проникает, рассеивается и преломляется через воду. Вы в своей жизни убеждены, что этот подводный мир всё, что есть, потому что это всё, что вы можете видеть и ощуать. Тем не менее, существует совершенно новая среда за пределами вашей видимости — та, где животным не нужна вода, чтобы дышать, а цветы расцветают в гораздо более засушливом мире.
Это физическая ситуация, в которой и мы находимся. Мы такие же рыбы, и эти все измерения более трехмерного,— это новые среды, которые мы не можем воспринимать. На самом деле Теория струн, которая пытается примирить относительность с квантовой механикой (законы очень большого с очень малым), работает только в том случае, если предположить, что существует гораздо больше, чем четыре измерения, к которым мы привыкли. Физики верят, но пока не могут доказать, что в Мультивселенной существует до 11 измерений. Да, Мультивселенная, это где вселенные — пузыри, которые иногда объединяются вместе или расходятся. Это разделение пузырей вселенных — одна из возможностей того, что могло бы вызвать Большой взрыв.
Итак, упрощенное изложение 10 измерений Теории струн.
Первое измерение
Линия, соединяющая две точки. Нет ни глубины, ни высоты, только ширина. Это можно назвать осью X.
Второе измерение
Теперь мы добавили высоту или ось Y. Представьте любую плоскую фигуру, например треугольник.
Третье измерение
Теперь мы добавили глубину или ось Z. Это измерение, в котором мы ощущаем окружающий нас мир. Оно включает в себя объем и способность получать поперечные сечения от объектов. Вы можете думать об этом измерении как о пространстве без времени.
Четвертое измерение
Четвертое измерение не является пространственным, а состоит из времени. Время помогает построить местоположение объекта во Вселенной, а также добавляет способ изменения третьего измерения. Помните, мы назвали третье измерение пространством без времени? Ну, теперь у нас официально появилось космическое время.
«Время относительно, ясно? Оно может растягиваться, и оно может сжиматься, но… оно не может бежать назад. Просто не может. Единственное, что может перемещаться по измерениям, например времени, — это гравитация».
– Кристофер Нолан (Christopher Nolan), режиссер ильма Interstellar
Пятое измерение
С этого момента появляются более высокие измерения. Они незаметны для нас, считают ученые, потому что они существуют на субатомном уровне. Эти размеры скручиваются сами по себе в процессе, известном как компактификация. Размеры здесь на самом деле имеют дело с возможностями.
В пятом измерении будет новый мир, который позволит нам увидеть сходства и различия между нашим миром и этим новым, существующим в том же положении и имеющим то же начало, что и наша планета, т. е. в результате Большого взрыва.
Шестое измерение
Шестое измерение — это целая плоскость новых миров, которая позволит вам увидеть все возможные будущие, настоящие и прошлые события с тем же началом, что и наша Вселенная.
Седьмое измерение
В седьмом измерении вплоть до девятого, у нас теперь появляется возможность новых вселенных с новыми физическими силами природы и различными законами гравитации и света. Седьмое измерение — это начало этого, где мы сталкиваемся с новыми вселенными, которые имеют иное начало, чем наше. То есть они появились не в результате Большого взрыва.
Восьмое измерение
Это измерение — плоскость всех возможных прошлых и будущих времен для каждой Вселенной, простирающаяся бесконечно.
Девятое измерение
Девятое измерение раскрывает все универсальные законы физики и условия каждой отдельной Вселенной.
Десятое или одиннадцатое измерение
Некоторые ученые считают, что мультивселенная имеет только 10 измерений, в то время как другие говорят об 11-ти. Однако Мультивселенная не может иметь более 11 измерений из-за собственной консистенции — они становятся неустойчивыми и сворачиваются обратно в 10 или 11 измерений. На данный момент, всё возможно. Есть всё будущее и всё прошлое, все начала и все концы, бесконечно расширенное, измерение всего, что вы можете себе представить. Всё складывается вместе.
Теория струн также имеет ответ о загадочном моменте до того, как произошел Большой взрыв. Тогда Вселенная состояла из девяти совершенно симметричных измерений и одного временного измерения. Четыре фундаментальные силы, о которых рассказывалось в Кратком описании Вселенной, — гравитация, слабое и сильное ядерные взаимодействия и электромагнетизм удерживались вместе при чрезвычайно высоком давлении и температуре. Когда это состояние стало неустойчивым, оно раскололось на измерения времени и пространства, которые мы знаем сегодня. Первые четыре заметны нам, в то время как последние шесть или семь были уменьшены до размера меньше, чем атом.
В то время как идея мультивселенной забавна с точки зрения научной фантастики и мечтаний, она также математически обоснована и обеспечит основу для Теории всего, что и является попыткой Теории струн. Это было бы прекрасное сочетание науки, математики и мистики.
Источник
10 измерений Вселенной, объясняющих ее устройство
Когда кто-то говорит о «разных измерениях», мы почему-то сразу начинаем думать о параллельных вселенных – альтернативных реальностях, существующих параллельно нашей, в которых все устроено по-другому. Однако реальность измерений и роли, которую они играют в организации нашей Вселенной, заставляет отойти от такого подхода и задуматься об измерениях внутри одной Вселенной, а не совокупности параллельных.
В действительности измерения — это разные грани того, что мы понимаем под реальностью и как мы ее воспринимаем. С детства мы знакомы с тремя измерениями, которые окружают нас — это то, что мы называем длиной, шириной и глубиной. В школе мы называли это осями X, Y и Z. Ученые предполагают, что помимо этих трех видимых измерений, есть и другие. Так, согласно теории суперструн, Вселенная существует в десяти различных измерениях, которые определяют саму Вселенную, фундаментальные силы природы и все элементарные частицы в ней.
Три видимых измерения
Итак, три измерения, которые мы можем воспринимать, это те самые оси X, Y и Z. Первое измерение – это ось X, длина. Объект, существующий только в одном измерении – это прямая линия. Если добавить к этому второе измерение – ось Y, ширину – то получится уже двухмерное изображение, например, квадрат или прямоугольник. И, наконец, третье измерение – ось Z, глубина – делает объект объемным. Так, квадрат становится кубом, а прямоугольник – параллелепипедом. Они существуют в трех измерениях, у них есть ширина, длина и глубина, что делает их объемными.
Помимо этих трех измерений выделяют еще семь, которые не так легко сразу назвать и которые мы не воспринимает так же легко, как первые три. Но они все оказывают прямое воздействие на Вселенную и делают реальность такой, какой мы ее знаем.
Время как одно из измерений
Четвертым измерением ученые считают время. Это еще одно измерение, которые мы умеем воспринимать, просто не всем приходит в голову считать время измерением. В совокупности с тремя другими измерениями знание положения объекта во времени позволяет определить его положение во Вселенной.
Остальные шесть измерений гораздо сложнее поддаются восприятию, и даже далеко не всем ученым они подвластны. Тем не менее, давайте попробуем разобраться.
Шесть дополнительных измерений
В соответствии с теорией суперструн, пятое и шестое измерение возникают там же, где и возможные другие миры. Если бы мы могли воспринять пятое измерение, мы бы увидели мир, который немного отличается от нашего, и смогли бы оценить сходства и различия между ними.
В шестом измерении мы бы увидели уже целую совокупность возможных миров, и смогли бы расположить на открывшейся плоскости все Вселенные, которые зародились так же, как и наша, с Большого Взрыва. Теоретически, овладев пятым и шестым измерениями, человек мог бы путешествовать во времени, в том числе выбрать другое будущее.
В седьмом измерении мы получаем доступ к возможным мирам, которые начались с другими начальными условиями. Если на предыдущих двух уровнях Вселенные начинались с Большого взрыва, а затем развивались по-разному, то в новом измерении отличаются и изначальные условия. В восьмом измерении появляется еще одна плоскость всех возможных историй развития Вселенной, каждая из которых начинается с разных начальных условий и разветвляется бесконечным числом возможных способов.
Наконец, в девятом измерении появляется возможность сопоставить все эти сценарии Вселенной, с разными начальными условиями и разными путями дальнейшего развития. Десятое измерение – это точка, в которой мы можем охватить все возможное и вообразимое. За пределами этого финального измерения мы не можем представить ничего, это граница того, что мы можем постичь в различных измерениях.
Эти шесть дополнительных измерений (с пятого по десятое), которые мы ощущаем и не постигаем в обычной жизни, согласно теории струн, объясняют фундаментальные природные взаимодействия. То, что мы можем воспринимать только три измерения (те самые оси X, Y, Z и время), говорит о том, что либо все остальные измерения очень компактны и представлены в мельчайшем масштабе, либо мир существует в трехмерном подмногообразии соответствующем бране, где все известные частицы будут ограничены. Брана в теории струн – это фундаментальный многомерный физический объект такой размерности меньшей размерности пространства, где он находится. Если дополнительные измерения компактны, то они, скорее всего, представлены в форме многообразия Калаби-Яу (см. изображение).
Теория струн, как и другие претенденты на то, чтобы объяснить, как устроен мир, предлагает примирить физику элементарных частиц с существованием гравитации. Это попытка объяснить, как взаимодействуют силы в нашей Вселенной и как могут быть устроены другие существующие или возможные Вселенные. И для этого нужно предположить существование десяти измерений.
Наши органы чувств не замечают эти измерения, но они могли определять формирование Вселенной еще с самого начала ее возникновения. Ученые считают, что если бы они могли посмотреть назад во времени и с помощью телескопов, они бы увидели свет ранней Вселенной, испущенный миллиарды лет назад, и узнали, как эти дополнительные измерения могли повлиять на эволюцию космоса.
Источник