L'autore concorda pienamente con l'osservazione di V. Aleksandrov e ritiene di aver richiamato correttamente l'attenzione su alcuni aspetti di una delle questioni fondamentali della fisica teorica moderna. Tuttavia, le leggi della divulgazione scientifica non sempre consentono di descrivere accuratamente e rigorosamente le moderne teorie dello spazio-tempo. Ciò è confermato dal lavoro di scienziati eccezionali come Hawking, Kaku, Green, Vilsnkin.
Pertanto, se ignoriamo l'ingegnosità che lo spazio fisico multidimensionale risulta essere aumentato dal numero di coordinate cartesiane della scuola, come spesso si trova in letteratura, allora abbiamo bisogno di un'intera storia sul "da dove provengono" le dimensioni aggiuntive e su come vengono utilizzate nella fisica moderna.
Il mistero della volontà di Einstein
C'è una leggenda che poco prima di partire per un altro mondo con le parole: "Bene, ora scoprirò come funziona tutto", il grande fisico Albert Einstein riuscì a combinare tutti i campi fisici conosciuti in una formula. Il genio ha scritto i suoi calcoli in un semplice quaderno di scuola, che ha intitolato "Teoria dei campi unificati". Il geniale creatore della nuova fisica ha riflettuto molto sull'ulteriore destino della sua epocale scoperta e, alla fine, ha deciso che l'umanità non era ancora pronta per controllare lo spazio-tempo e viaggiare in altre dimensioni …
Le voci sul "Testamento di Einstein" si diffusero immediatamente dopo la sua morte e le loro fonti non sono ancora chiare. Forse ciò è dovuto ai lavori incompiuti dello scienziato, in cui ci sono strane lacune e eufemismi. Allo stesso tempo, la maggior parte dei suoi biografi sono sicuri che se il "Testamento di Einstein" fosse esistito, allora, molto probabilmente, sarebbe stato bruciato e disperso insieme alle sue ceneri sulle distese dell'Atlantico secondo l'ultima volontà del genio.
Il fantastico mondo di Einstein si basa sulla sua teoria della relatività, che collega la gravità alla geometria dello spazio-tempo stesso. Questo può essere pensato come una superficie elastica in cui tutti i corpi formano imbuti di forma diversa. Ad esempio, tutti i corpi del sistema solare rotoleranno nella cavità spaziale della nostra stella e l'imbuto terrestre conterrà la luna, i satelliti artificiali, tutti gli oggetti sulla superficie e, ovviamente, tu e io.
Un enorme successo per la teoria di Einstein arrivò dopo le scoperte astronomiche della deflessione dei raggi di luce da stelle lontane vicino al Sole. Molto tempo dopo, gli astronomi registrarono anche incredibili lenti gravitazionali cosmiche. Così, l'intrigante enigma delle immagini multiple di oggetti quasi stellari molto distanti - i quasar - è stato risolto. Le galassie più vicine distorcono la loro immagine con le loro "increspature dello spazio-tempo", provocando la comparsa di figure bizzarre come la famosa "croce di Einstein".
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Ma le meraviglie del mondo di Einstein non si limitano a questo. La teoria della relatività spiega come entrare in altre dimensioni!
Per fare questo, devi immergerti nei buchi senza fondo dello spazio vicino ai famosi buchi neri. E, sebbene gli scienziati discutano ancora su cosa ci sia all'interno di tali "collassatori gravitazionali", dove la materia sembra cadere "dentro se stessa", lo stesso Einstein, insieme al suo collega Nathan Rosen, predisse con sicurezza che era lì che il vero percorso verso altre dimensioni era nascosto … Sono riusciti a costruire una sorta di transizioni matematiche tra i punti di "puntura" dello spazio-tempo. I "Ponti Einstein-Rosen" possono collegare parti molto distanti dell'universo visibile della Metagalassia, sebbene molti dettagli qui non siano chiari.
Oggi i fisici non sono più sorpresi dai nuovi modelli di "wormhole" e "wormholes", che conducono, secondo la teoria della gravità di Einstein, nell'ignoto dal nucleo dei buchi neri. D'altra parte, la teoria della relatività stessa è in continua evoluzione. Forse presto i teorici saranno in grado di combinare l'elettromagnetismo con la gravità, realizzando il sogno principale del grande scienziato. In questo percorso, molte speranze sono associate all'ulteriore sviluppo della teoria della supergravità di Einstein, che unisce l'incomparabile micro e macrocosmo.
In parole povere, l'essenza della supergravità è la presenza di dimensioni extra nello spazio-tempo a 11 dimensioni. Qui si apre uno spazio illimitato alle fantasie fisiche e matematiche. Dopotutto, come già accennato, in teoria è possibile trovare sia mondi-particelle, sia interi universi, "imballati" in altre dimensioni.
L'autore rappresenta in pieno l'indignazione di molti suoi colleghi che hanno letto le ultime righe. Con nostro più profondo rammarico, non è in alcun modo possibile raccontare più o meno rigorosamente le nuove teorie dello spazio-tempo in un articolo. Dopo tutto, l'apparato matematico della teoria dei gruppi è estremamente difficile da rendere popolare.
Tuttavia, non c'è bisogno di perdere la speranza: anche la teoria della relatività un tempo era considerata la costruzione matematica più difficile, ma oggi viene studiata con successo a scuola.
Il mistero delle dimensioni nascoste
Costruendo teorie moderne di altri spazi e dimensioni, i fisici-teorici una volta incontrarono un risultato molto strano, pubblicato all'inizio degli anni '20. del secolo scorso, professore di Koenigsberg all'Università di Theodor Kaluza.
Questo fisico polacco-tedesco fin dall'inizio ha apprezzato il profondo potenziale insito nella teoria della relatività e, sulla base di esso, ha creato una serie di costruzioni geometriche originali per vari zeri fisici. Nella fase successiva, ha deciso coraggiosamente di combinare la geometria della gravità e l'elettromagnetismo. Alla fine, Kaluza è stato in grado di ottenere inaspettatamente uno spaziotempo a cinque dimensioni insolitamente curvo, inclusi sia la gravitazione che il campo elettromagnetico di Maxwell.
Per molto tempo, i contemporanei hanno visto le costruzioni di Kaluza solo come un puzzle matematico che non aveva analoghi nel mondo fisico. Nel 1926, il fisico e matematico svedese Oskar Klein ha assunto lo sviluppo della teoria di Kaluza, dopo di che divenne nota come la teoria di Kaluza-Klein.
Questo lavoro semidimenticato un tempo interessò molto Einstein, spingendolo alla causa di tutta la sua vita successiva: la ricerca della Teoria del Campo Unificato. Con suo profondo rammarico, non poteva avanzare lungo questa strada, perché non poteva adattare l'esistenza di particelle elementari nelle sue costruzioni. Passò mezzo secolo prima che le idee di Kaluza interessassero i moderni creatori della Teoria del Tutto (come i fisici chiamano una teoria unificata di tutte le particelle e forze conosciute). È qui che è nata l'idea di un vero spazio multidimensionale, in cui la geometria collega tutti i campi fisici esistenti.
Naturalmente sorge immediatamente una domanda ovvia: come si manifestano dimensioni spaziali aggiuntive nel Mondo circostante? La risposta è un termine: compattificazione. Ciò significa che ogni dimensione “extra” oltre le tre conosciute è raggomitolata come una molla su scala supermicroscopica. Qui sorge un suggestivo "paesaggio" della teoria del jet, dove gli oggetti materiali più piccoli non sembrano punti normali, ma strutture estese. Vibrando come corde ordinarie, generano lo spettro di tutte le particelle elementari conosciute.
È così che le dimensioni multidimensionali più "ordinarie" entrano nel nostro mondo, così amate non solo dai fisici teorici, ma anche dagli scrittori di fantascienza. Li vedi in qualche modo? O almeno indirettamente sentire la presenza di queste profondità del microcosmo?
I calcoli mostrano che ciò richiede energie completamente inimmaginabili e un acceleratore di particelle per studiare questo problema occuperà l'intero sistema solare. Tuttavia, gli scienziati non si perdono d'animo e sono alla ricerca di nuovi modi per lo spazio multidimensionale. Potrebbero essere alcuni fenomeni spaziali non ancora noti e nuovi effetti sulla prossima generazione di LHC …
Rami metaversi
Le costruzioni teoriche di mondi multidimensionali divennero comuni nella cerchia dei matematici negli anni '20. del secolo scorso, ma i fisici fin dall'inizio li trattavano con grande pregiudizio. Dopotutto, è sufficiente aggiungere una dimensione in più ei pianeti inizieranno a staccarsi dalle loro orbite e la materia diventerà instabile, sbriciolandosi in atomi separati. Tutto questo è notevolmente descritto nel libro del famoso storico scientifico e divulgatore G. E. Gorelik, che si chiama "Perché lo spazio è tridimensionale?" Molte brillanti illustrazioni d'arte popolari dal mondo di molte dimensioni si possono trovare nelle opere del matematico M. Gardner. Questi libri non solo analizzano scientificamente in profondità la dimensione del nostro mondo, ma considerano anche opzioni alternative in cui non ci sarebbe posto solo per una persona e per la vita proteica in generale.
Tuttavia, molto più spesso ci sono opere in cui i mondi multidimensionali praticamente non differiscono dal nostro Universo quadridimensionale, solo che contengono un numero maggiore di coordinate. A questo proposito, l'eccezionale fisico americano, il premio Nobel Steven Weinberg, una volta ha osservato che questo assomiglia alla posizione degli ufologi, che sono assolutamente sicuri che a contatto con gli alieni incontreremo sicuramente, se non uomini verdi dalle placche volanti, quindi certamente con qualcosa qualcosa di simile a coleotteri o polpi.
Un altro problema di vecchia data che è stato considerato fin dall'antichità è anche legato alla dimensionalità del nostro Universo: quali sono le particelle minime di cui sono costituiti lo spazio e il tempo? Le cellule più piccole dello spaziotempo possono essere trovate sia nelle teorie della supergravità quantistica che nei modelli delle superstringhe. Tutti si trovano nello spazio di un'altra dimensione, che ricorda in qualche modo un pezzo di stoffa tessuto con fibre di corda. Allo stesso tempo, i teorici stabiliscono prudentemente in anticipo che questi oggetti estremamente piccoli sono fondamentalmente inosservabili e possono manifestarsi solo in qualche modo a energie ultra alte.
Il principale teorico delle superstringhe Juan Maldaseia ha recentemente osservato aforisticamente che i fisici moderni vivono in previsione di un miracolo quando qualche esperimento inaspettato o persino l'osservazione dello spazio conferma che lo scheletro dell'Universo contiene ossa aggiuntive di dimensioni invisibili.
In questo caso, dovremmo solo essere pazienti …
Misteri dello spazio-tempo
Va notato che giornalisti e scrittori hanno notato da tempo la confusione che regna nelle teorie dei fisici. Quindi, l'opinione diffusa nell'ambiente pseudoscientifico letterario è che qualsiasi miracolo e trasformazione concepibile sia opera di alieni di altre dimensioni. Maghi e sensitivi moderni vanno ancora oltre. Quelli che credono seriamente che i loro trucchi paranormali siano spiegati dallo spazio di un'altra realtà. È abbastanza naturale che il concetto teorico più "alla moda" di un Universo multiplo - Multiverso sia strettamente correlato alle versioni multidimensionali della generalizzazione di superstringhe simili. "M-teoria".
La teoria M contiene molte opzioni per altre dimensioni. Si basa su dimensioni "contorte", che sono "resti extradimensionali" della nascita del nostro Universo nel mostruoso cataclisma del Big Boil. In tali speculazioni scientifiche (così si chiama abbastanza correttamente la teoria senza una base sperimentale sufficiente), anche prima dell '"inizio di tutto" nel protospazio di altre dimensioni, hanno avuto luogo certi processi che hanno portato all'inizio della storia del nostro Universo.
Tuttavia, qui dobbiamo ammettere che né i fisici elementari, che scindono le particelle al fondo della materia, né gli astrofisici, che hanno raggiunto i confini estremi della Metagalassia, non hanno mai registrato alcun miracolo che indichi la presenza di un sottospazio "altro-dimensionale" nella nostra realtà …
Tuttavia, anche la stessa assenza di dimensioni aggiuntive è molto importante. Dopotutto, questo ci permette di capire perché il nostro Mondo si sta sviluppando in questo modo, il che, a sua volta, può dare una chiave a nuove leggi fondamentali dell'evoluzione dell'Universo.
