У Вселенной растет четвертое измерение?
Наша Вселенная постоянно находится в состоянии динамического развития, и в настоящее время в ней происходят процессы, которые приведут к появлению так называемого "четвертого измерения". Если оно уже не появилось… К такому выводу пришли физик Дейян Стойкович из Университета в Буффало и его коллеги из Университета Лойола Мэримаунт (США).
Как утверждают ученые, изначально Вселенная была одномерной. После Большого взрыва у нее возникло второе измерение, а позднее и третье. Именно трехмерная Вселенная привычна для нас.
Термин "четвертое измерение" довольно распространен. Но чаще под ним понимают некую сверхъестественную или потустороннюю реальность, и его склонны употреблять в своем обиходе скорее оккультисты и парапсихологи, чем представители официальной науки.
Если считать составляющими трехмерной системы координат длину, ширину и высоту, то что же будет представлять собой условное четвертое измерение?
Вот наглядное пояснение. Примером одномерного пространства может служить обыкновенная линейка. В нем существуют только двоичные понятия "да-нет", "0-1", "плюс-минус" и т.п.
Аналогом двухмерного пространства является плоскость координат XY. Именно по этому принципу построены естественные и искусственные биполярные полимеры, в том числе молекулы воды.
Привычное для нас трехмерное пространство можно описать координатами ХYZ. К таким структурам относятся, например, молекулы ДНК.
В четырехмерном пространстве к трем постоянным добавляется координата времени. Пример такой структуры — наше физическое тело, подвергнутое динамическим изменениям.
Вот что говорит об этом член-корреспондент РАН, сотрудник Института физики высоких энергий Сергей Петрович Денисов: "Четвертое измерение в современной физике — это время. В релятивистской (эйнштейновской) физике координаты "x, y, z", определяющие пространственное положение тела, и его временное положение "t" не являются независимыми, как в теории Ньютона, а рассматриваются и преобразуются совместно, представляя собой четыре координаты. Или, как говорят физики, "x, y, z" и "t" являются компонентами единого вектора, определяющего положение тела в пространстве-времени".
Сейчас историю Вселенной астрономы изучают при помощи телескопов. Так как свету от звезд, расположенных в дальнем космосе, требуются миллионы лет, чтобы достичь нашей Земли, то наблюдение за определенными участками звездного неба позволяет исследовать законы космической эволюции. И результаты этих исследований порой озадачивают. К примеру, видно, что Вселенная расширяется, но куда именно?
Гипотеза о "растущем" четвертом измерении высказывалась Стойковичем и его группой еще в прошлом году. Однако тогда научный мир воспринял ее довольно сдержанно. Теперь авторы идеи решили поискать весомые доказательства своей теории.
Одно из них связанно с наличием гравитационных волн, которые никак не вписываются в трехмерную систему координат. К 2016 году NASA и Европейское космическое агентство намерены построить на орбите Земли специальную лазерную лабораторию Laser Interferometer Space Antenna (LISA) для поиска этих волн. Между тем, Стойкович считает, что обнаружить гравитационные волны не удастся, так как поиск будет проходить в привычной системе координат. Это станет лучшим аргументом в пользу существования дополнительного измерения.
Не исключено также, что четвертое измерение — отнюдь не последняя стадия. Неоднократно выдвигались теории, по которым Вселенная имеет гораздо большее число измерений. Согласно им, за пределами четырех измерений лежит Поле Событий, в котором все явления происходят одновременно и независимо от физических координат, таких как время, расстояние, скорость или масса.
Немецкий математик Герман Минковский предложил концепцию, согласно которой пространственно-временной континуум состоит из множества миров, следующих один за другим. Каждый отдельно взятый момент времени — это самостоятельная реальность. Она никуда не исчезает, и прошлое, настоящее и будущее существуют одновременно. Следовательно, если в прошлом что-то меняется, то изменяется и будущее.
Физические доказательства в пользу теории "множественных измерений" можно получить, исследуя микромир. Может быть, рано или поздно мы прорвемся и в макромир — глубины Вселенной.
По словам Дейяна Стойковича, если его идея окажется верной, это поможет ученым объяснить многие противоречия — в частности, каким образом наша Вселенная способна расширяться.
Двойная система - вход в четвертое измерение?
Американские астрофизики считают, что, наблюдая изменение параметров двойной системы, состоящей из пульсара и черной дыры, можно найти "вход" в четвертое пространственное измерение. Или, если точнее, измерить радиус кривизны L, считающийся, по модели Рэндалл-Сундрума, его основной характеристикой. Тогда станет ясно, где это измерение искать.
Недавно у ученых появилась возможность немножко прикоснуться к четвертому пространственному измерению. Точнее говоря, попробовать хотя бы рассчитать некоторые его параметры. Астрофизики из Виргинского политехнического института и университета штата и Колледжа Нью-Джерси (США) считают, что в этом может помочь наблюдение за двойной системой образованной черной дырой и пульсаром, то есть сильно намагниченной и быстро вращающейся нейтронной звездой.
Напомню, что в привычной для нас картине мира присутствуют три пространственных и одно временное измерение. Однако еще с начала прошлого столетия в науке накопилось много вопросов, которые в этой, весьма привычной для нас картине мира, не решались. Например, было непонятно, почему из всех известных взаимодействий самое ощущаемое нами, а именно: гравитационное, является самым слабым. И где искать частицу, являющуюся ее переносчиком, то есть гравитон (который, кстати, до сих пор не нашли). И почему вещества во Вселенной много, а вот антивещества — днем с огнем не сыскать, хотя, по идее, всего должно быть поровну. Куда же оно делось?
Именно эти вопросы теоретической физике, а вовсе не желание спрятаться от надоедливых соседей или стремление, подобно булгаковскому Воланду, превратить обычную квартиру в бальный зал (или, по крайней мере, не только оно), побудило ученых начать поиски иных пространственных измерений. Однако, как это принято у физиков, для того, чтобы хоть как-то понять, что это такое, сначала нужно построить правдоподобную модель. И, следует заметить, кое-каких успехов исследователям здесь достичь удалось.
Согласно популярной ныне теории суперструн, или, как ее еще называют М-теории, всего в мире пространственных измерений существует девять (три обычных и шесть добавочных). Однако эти дополнительные измерения не обнаруживают себя, в силу своей малости (компактификации). Проще говоря, они характеризуются неким масштабом L, естественным выражением которого является промежуток, называемый планковской длиной (она составляет приблизительно 10-33 см). Чтобы исследовать такой крошечный масштаб длин на ускорителях, необходимо достичь энергии, также сопоставимой с планковской (это примерно 1019 ГэВ) и примерно в 1016 раз превосходящей возможности Большого адронного коллайдера.
Итак, согласно теории суперструн, дополнительные измерения свернуты в крохотные комочки, поэтому обычными методами их исследовать не удается (а уж о том, чтобы проникнуть туда, можно даже и не мечтать). Более оптимистично настроена альтернативная модель Рэндалл-Сундрума, появившаяся в 1999 году, на рубеже двух столетий. Согласно ей, во Вселенной имеется как бы две "плоскости", одна из которых, называемая браной — это наш мир с тремя пространственными и одним временным измерением. Именно там и "обитают" все известные нам элементарные частицы, которые и обеспечивают основные взаимодействия. Все, кроме гравитонов.
Последние же имеют "прописку" в другой "плоскости", являющейся четвертым измерением. Именно поэтому их то и невозможно обнаружить. Однако переносимое ими взаимодействие, то есть гравитация, является настолько сильным, что "аукается" и на нашей бране.
Статья взята с сайта http://www.pravda.ru
