მთარგმნელი: იოანე შენგელია
- გენიალური იდეა მომივიდა: შეიძლება მთელი მატერია და ენერგია შედგება პატარა, ვიბრირებადი "სიმებისგან".
- კარგი. და მერე აქედან რა გამომდინარეობს?
თქვენ ალბათ გსმენიათ იმის შესახებ, რომ ჩვენი დროის ყველაზე პოპულარული მეცნიერული თეორია - სიმების თეორია - გულისხმობს იმაზე მეტი (სივრცითი) განზომილების არსებობას, ვიდრე ჩვენი აღქმა ითვლის.
თეორეტიკოსი ფიზიკოსების ყველაზე დიდი ამოცანაა - გააერთიანონ ბუნებაში არსებული ყველა ფუნდამენტალური ურთიერთქმედება (გრავიტაცია, ელექტრომაგნეტიზმი, სუსტი და ძლიერი) ერთ თეორიაში. სუპერსიმების თეორია პრეტენზიას აცხადებს იყოს ყველაფრის თეორია.
მაგრამ აღმოჩნდა, რომ განზომილებების ყველაზე უფრო მისაღები რაოდენობა, რომელიც აუცილებელია იმისთვის, რომ ამ თეორიამ იმუშავოს - არის ათი (ცხრა მათგანი - სივრცითი, და ერთი - დროითი)! თუ განზომილებები მეტია ან ნაკლებია, მაშინ მათემატიკური განტოლებები იძლევიან ირაციონალურ შედეგებს, რომლებიც უსასრულობაში "გარბიან" - ანუ სინგულარობას.
სუპერსიმების თეორიის განვითარების შემდეგმა ეტაპმა - M-თეორიამ - დაითვალა უკვე თერთმეტი განზომილება. ხოლო მისმა კიდევ ერთმა ვარიანტმა - F-თეორიამ - თორმეტი მათგანი. და ეს სულაც არ არის გართულება. F-თეორია აღწერს 12 განზომილებიან სივრცეს უფრო მარტივი განტოლებებით, ვიდრე M-თეორია თავის 11 განზომილებას.
რაღა თქმა უნდა, თეორიულ ფიზიკას ტყუილად არ ჰქვია "თეორიული". ყველა მისი მიღწევა არსებობს მხოლოდ ფურცელზე. იმისათვის, რომ აეხსნათ, თუ რატომ ვმოძრაობთ ჩვენ მხოლოდ სამ განზომილებაში, მეცნიერება გამოთქვეს ვარაუდი, რომ დანარჩენ "უბედურ" განზომილებებს მოუწიათ "ჩახლართვა" კომპაქტურ სფეროებში ქვანტურ დონეზე. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ესენი არიან არა სფეროები, არამედ კალაბიაუს სივრცე. ეს ისეთი სამგანზომილებიანი ფიგურებია, რომელთა შიგნითაც არსებობს თავისებური სტრუქტურა საკუთარი განზომილებებით. მრავალსახეობის მსგავსი ორგანზომილებიანი პროექცია ასეთნაირად გამოიყურება:
ასეთი ფიგურები 470 მილიონზე მეტია ცნობილი. ის, თუ რომელი მათგან(ებ)ი შეესაბამება ჩვენს რეალობას, ჯერჯერობით კვლევის საგანია. არც ისე მარტივია თეორეტიკოს ფიზიკოსად ყოფნა.
ეს ყველაფერი უცნაურად ჟღერს ჩვენი ყურებისთვის. მაგრამ, შეიძლება სწორედ ამით აიხსნას ის ფაქტი, თუ რატომ განსხვავდება ასე ძლიერ ქვანტური სამყარო ჩვენს მიერ აღქმადი სამყაროსგან.
ახლა კი ისტორიას გადავავლოთ თვალი
1968 წელს, ახალგაზრდა ფიზიკოს-თეორეტიკოსი, გაბრიელე ვენეციანო, აანალიზებდა ძლიერი ურთიერთქმედების ექსპერიმენტულად მიღებულ დიდ მასალას. ვენეციანო, რომელიც იმ დროისთვის მუშაობდა ცერნში (ამაჩქარებელი ლაბორატორია, რომელიც შვეიცარიაშია, ჟენევაში), ამ პრობლემაზე მუშაობდა რამდენიმე წლის განმავლობაში, სანამ ერთხელაც რაღაც მნიშვნელოვანს არ მიაგნო. თავისდა გასაკვირად, მან აღმოაჩინა, რომ ეგზოტიკური მათემატიკური ფორმულა, რომელიც ორასი წლის წინ დაწერა ცნობილმა შვეიცარიელმა მათემატიკოსმა - ლეონარდ ეილერმა - სუფთად მათემატიკური მიზნებით - "ბეტა" ფუნქცია, "ერთი ხელის მოსმით" აღწერდა ნაწილაკების თვისებებს, რომლებიც მონაწილეობდნენ ძლიერ ურთიერთქმედებაში. ვენეციანოს აღმოჩენილი ფორმულა ძლიერი ურთიერთქმედების მრავალი განსაკუთრებულობის ზუსტ მათემატიკურ აღწერას იძლეოდა; ამან წარმოშვა მთელი რიგი სამუშაოები, რომელშიც "ბეტა" ფუნქცია და მისი სხვა და სხვა სახის გარდაქმნები და განზოგადება გამოიყენებოდა დიდი მოცულობის ინფორმაციის დასამუშავებლად, რომლებიც გროვდებოდა ნაწილაკების შეჯახებების ექსპერიმენტებით მთელი მსოფლიოს მასშტაბით. თუმცაღა, გარკვეული აზრით, ვენეციანოს დაკვირვება არ იყო სრული. სტუდენტები იყენებდნენ დაზეპირებულ ფორმულას, მაგრამ არ ესმოდათ მისი აზრი და მნიშვნელობა. ეილერის "ბეტა" ფუნქცია მუშაობდა, მაგრამ არავის ესმოდა რატომ. ეს იყო ფორმულა, რომელსაც სჭირდებოდა ახსნა.
მდგომარეობა შეიცვალა 1970 წელს, როდესაც იოხირო ნამბუმ (ჩიკაგოს უნივერსიტეტიდან), ხოლგერ ნილსენმა (ნილს ბორის ინსტიტუტიდან) და ლეონარდ სასკინდმა (სტენფორდის უნივერსიტეტიდან) შეძლეს გამოემჟღავნათ ფიზიკური აზრი, რაც ეილერის ფორმულის უკან იმალებოდა. მათ აჩვენეს, რომ თუ ელემენტარულ ნაწილაკებს წარმოვიდგენდით, როგორც პატარა, ერთგანზომილებიან სიმებად, რომლებიც ირხევიან, მაშინ ამ ნაწილაკების ძლიერი ურთიერთქმედება ზუსტად აღიწერებოდა ეილერის ფუნქციით. თუ სიმების ზომები საკმარისად მცირეა, მაშინ, ისინი ჩანან, როგორც წერტილოვანი ნაწილაკები, და შესაბამისად, ექსპერიმენტული დაკვირვებების შედეგებს არ შეეწინაღმდეგებიან. თუმცაღა, ეს თეორია უბრალო იყო და ინტუიციურად მიმზიდველი, მალევე აჩვენეს, რომ ძლიერი ურთიერთქმედების აღწერა სიმების მოდელით განიცდის კრახს. 1970 -იანების დასაწყისში, მაღალი ენერგიის ფიზიკის სპეციალისტებმა სუბატომურ სამყაროში უფრო ღრმად შეძლეს ჩახედვა და აჩვენეს, რომ სიმების მოდელით ნაწინასწარმეტყველები შედეგები პირდაპირ ეწინააღმდეგებოდა რეალური დაკვირვებებით მიღებულ შედეგებს. გარდა ამისა, მის პარალელურად ვითარდებოდა ქვანტური ველების თეორია - ქვანტურ ქრომოდინამიკაში - რომელშიც გამოიყენებოდა ნაწილაკების წერტილოვანი მოდელი. ძლიერი ურთიერთქმედების აღწერაში ამ თეორიამ წარმატებას მიაღწია, რამაც საბოლოოდ გამოიწვია სიმების თეორიის უარყოფა.
ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის სპეციალისტების უმრავლესობა თვლიდა, რომ სიმების თეორია საბოლოოდ ჩაბარდა წარსულს, თუმცა, გარკვეულმა გამოკვლევებმა ის შემოინახეს. შვარცი, მაგალითად, გრძნობდა, რომ "სიმების თეორიის მათემატიკური სტრუქტურა ისეთი მშვენიერია და ისეთი გამაოგნებელი თვისებები აქვს, რომ აუცილებლად უნდა აღნიშნავდეს რაიმე უფრო ღრმას". ერთ-ერთი პრობლემათაგანი, რომელსაც ფიზიკოსები შეეჯახნენ სიმების თეორიაში, იყო ის, რომ ის იძლეოდა არჩევანის დიდ შესაძლებლობას, რაც აბნევდა მეცნიერებს.
ნამდვილად, ვიბრირებადი სიმების ზოგიერთი კონფიგურაცია იძლეოდა ისეთ თვისებებს, რომლებიც ახასიათებდა გლუონებს (ძლიერი ურთიერთქმედების გადამტანი ნაწილაკი), რაც ბადებდა კიდეც იმის საფუძველს, რომ ის ნამდვილად ჩაგვეთვალა ძლიერი ურთერთქმედების თეორიად. თუმცაღა, ამის გარდა თეორიაში შედიოდა ურთიერთქმედების გადამტანი ისეთი დამატებითი ნაწილაკებიც, რომლებიც ექსპერიმენტზე არ დამზერილად. 1974 წელს შვარცმა და დჟოელ შერკმა გამოთქვეს ისეთი ვარაუდი, რომელმაც ეს მოჩვენებითი ნაკლი აქცია ღირსებად. შეისწავლეს რა სიმების უცნაური ტიპის რხევები, რომლებიც ურთიერთქმედების გადამტან ნაწილაკებს შეესაბამებოდა, ისინი მიხვდნენ, რომ ეს თვისებები საოცრად ზუსტად ემთხვეოდა გრავიტაციული ურთიერთქმედების გადამტანი ჰიპოთეტური ნაწილაკის სავარაუდო თვისებებს - გრავიტონის თვისებებს, რომელიც ჯერჯერობით არ არის აღმოჩენილი, მაგრამ თეორეტიკოსებს შუეძლიათ თამამად იწინასწარმეტყველონ ზოგიერთი ფუნდამენტალური თვისება, რაც უნდა გააჩნდეთ ამ ნაწილაკებს. შერკმა და შვარცმა აღმოაჩინეს, რომ მათი ხასიათი ზუსტად რეალიზდება ზოგიერთი ტიპის რხევებისთვის. ამაზე დაყრდნობით, მათ ივარაუდეს, რომ სიმების თეორიის პირველი გაჟღერება წარუმატებლად დასრულდა, რადგან ფიზიკოსები ძალიან ავიწროებდნენ მისი გამოყენების სფეროებს. შერკმა და შვარცმა განაცხადეს, რომ სიმების თეორია - ეს იყო არა მხოლოდ ძლიერი ურთიერთქმედების თეორია, არამედ ქვანტური თეორია, რომელიც ყველაფერთან ერთად მოიცავს გრავიტაციასაც.
ფიზიკოსთა საზოგადოებამ ამ წინადადებაზე თავშეკავებული რეაქცია იქონია. რეალურად, როგორც შვარცი იხსენებს, "ჩვენი სამუშაო ყველასგან ინგორირებულ იქმნა". გრავიტაციის და ქვანტური მექანიკის გაერთიანების მრავალჯერადი წარუმატებელი მცდელობების გამო პროგრესის იდეა ამ საკითხში უიმედოდ ჟღერდა. სიმების თეორიამ კრახი განიცადა თავის პირველ გამომჟღავნებაში, როდესაც ძლიერი ურთერთქმედების აღწერას ცდილობდნენ, და მრავალს უაზრობად მიაჩნდა მისი გამოყენების მცდელობა მითუმეტეს უფრო მასშტაბური ამოცანებისთვის. შემდგომმა, უფრო დეტალურმა გამოკვლევებმა, 1970 -იანების ბოლოს და 1980 -იანების დასაწყისში, აჩვენეს, რომ სიმების თეორიასა და ქვანტურ მექანიკას შორის წარმოიქმნება თავისებური, თუმცა, მცირე წინააღმდეგობა. ისეთი შთაბეჭდილება რჩებოდა, რომ გრავიტაციულა ძალა "პრეტენზიას" აცხადებდა თავისი წვლილი შეეტანა სამყაროს შექმნის აღწერაში მიკროსკოპულ დონეზე.
ასე იყო 1984 -მდე. თავიანთ სტატიაში, რომელმაც არსებითი როლი ითამაშა და რომელშიც შეჯამებული იყო ათწლეულის (და უფრო მეტის) ინტენსიური გამოკვლევები, რომლებიც ძირითადად იგნორირებული და ზურგშექცეულნი იყვნენ მრავალი ფიზიკოსის მიერ, გრინმა და შვარცმა აჩვენეს, რომ უმნიშვნელო წინააღმდეგობა ქვანტურ თეორიასთან, რომლითაც "იტანჯებოდა" სიმების თეორია, შესაძლებელი იყო გადაწყვეტილიყო. მეტიც, მათ აჩვენეს, რომ თეორია იმდენად "მასშტაბურია", რომ შეუძლია მოიცვას ყველა ტიპის ურთიერთქმედება და ყველა ტიპის მატერია. ამ შედეგის ამბავი ფიზიკოსთა მთელს საზოგადოებაში გავრცელდა: ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკოსების ასობით წარმომადგენელი შეეშვა თავის ამოცანებს, რათა მონაწილეობა მიეღო ახლად აგორებულ ტალღაში, რომელიც სჩანდა, როგორც მრავალსაუკუნოვანი თეორეტიკული ომის საბოლოო გაჟღერება, სამყაროს მოწყობის ყველაზე ფუნდამენტალური საკითხებისა.
გრანცის და შვარცის წარმატების ამბავმა, ბოლო-ბოლო, მიაღწია პირველი კურსის ასპირანტებთან, და ყველა გრძნობდა, რომ ძველი უიმედობის ხანა უნდა ჩაენაცვლა ახალ გადამწყვეტ მომენტს ფიზიკის ისტორიაში. მრავალი მათგანი ღამეებს ათენებდა თეორიული ფიზიკისა და აბსტრაქტული მათემატიკის მნიშვნელოვანი საკითხების აწონ-დაწონვაში, რომელთა ცოდნის გარეშეც სიმების თეორიას ვერ გაიგებ.
თუ დავუჯერებთ მეცნიერებს, ჩვენ ყველანი და ყველაფერი ჩვენს გარშემო შედგება ასეთი ამოუცნობი მიკროობიექტების უსასრულო სიმრავლისგან.
1984 - 1986 წლების პერიოდს ასეც მოიხსენებენ - "სუპერსიმების თეორიის პირველი რევოლუცია". ამ პერიოდის განმავლობაში ფიზიკოსების მიერ დაწერილ იქმნა ათასზე მეტი სტატია სიმების თეორიაზე. ამ ნაშრომებმა საბოლოოდ აჩვენეს, რომ სტანდარტული მოდელის მრავალმხრივი თვისებები, აღმოჩენილნი და დაგროვილნი ათწლეულების განმავლობაში ღრმა გამოკვლევების საფუძველზე, ბუნებრივად "ვარდებიან" სიმების თეორიის სისტემიდან. როგორც აღნიშნა მაიკლ გრინმა, "მომენტი, როდესაც თქვენ ეცნობით სიმების თეორიას, და აცნობიერებთ, რომ ფიზიკის თითქმის ყველა ფუნდამენტალური მიღწევა გამომდინარეობს - და თან როგორი ელეგანტურობით გამომდინარეობს - ასეთი უბრალო საწყისი წერტილიდან, კარგად აჩვენებს ამ თეორიის წარმოუდგენლად დიდ ძალაუფლებას". მეტიც, ამ ცნობილი თვისებების უმეტესობისთვის, როგორც ქვემოთ ვნახავთ, სიმების თეორია იძლევა უფრო სრულ და დამაკმაყოფილებელ აღწერას, ვიდრე სტანდარტული მოდელი. ამ მიღწევებმა მრავალი ფიზიკოსი დაარწმუნა იმაში, რომ სიმების თეორიას შეუძლია აასრულოს თავისი დანაპირები და გახდეს ერთიანი თეორია ყველაფრის.
კალაბიაუს სამგანზომილებიანი მრავალსახეობის ორგანზომილებიანი პროექცია. ეს პროექცია წარმოდგენას გვიქმნის იმის შესახებ, თუ როგორ რთულად არის მოწყობილი დამატებითი განზომილებების სისტემა.
თუმცაღა, სიმების თეორიის გზაზე ფიზიკოსები ისევ და ისევ ხვდებოდნენ სერიოზულ დაბრკოლებებს. თეორიულ ფიზიკაში ხშირად ხდება ხოლმე, რომ საქმე გვაქვს ისეთ განტოლებებთან, რომლებიც ან ძალიან რთულია გასაგებად, ან რთულად ამოხსნადია. ჩვეულებრივ, ასეთ შემთხვევებში ფიზიკოსები არ ნებდებიან და ცდილობენ მიიღონ მიახლოებითი ამონახსნი მაინც. სიმების თეორიაში საქმე უფრო რთულადაა. განტოლების ამონახსნიც კი ისეთი რთული აღმოჩნდა, რომ დღემდე ის მხოლოდ მიახლოებით სახემდე მიიყვანეს. გამოდის, რომ სიმების თეორეტიკოს ფიზიკოსები აღმოჩნდნენ ისეთ სიტუაციაში, რომ მათ უწევთ ეძებონ მიახლოებითი განტოლებების მიახლოებითი ამონახსნი. პროგრესის "ილუზიის" რამდენიმე წლის შემდეგ, რომელიც სუპერსიმების თეორიის რევოლუციით დაიწყო, ფიზიკოსები შეეჯახნენ იმ ფაქტს, რომ მიახლოებით განტოლებებს, რომლებსაც ისინი იყენებდენ, არ შეუძლიათ სწორი პასუხი გასცენ მთელ რიგ მნიშვნელოვან შეკითხვებს, რაც გამოკვლევების შემდგომ განვითარებასაც აფერხებს. არ ჰქონდათ რა ამ მიახლოებითი პრობლემების გამოსავლის კონკრეტული იდეები, მრავალ ფიზიკოსს, რომელიც მუშაობდა ამ განხრით, იმედი გაუცრუვდა და დაუბრუნდა თავის ძველ გამოკვლევებს. ხოლო მათთვის, ვინც დარჩა, 1980 -იანების ბოლო და 1990 -იანების დასაწყისი იყო დიდი გამოცდის პერიოდი.
სიმების თეორიის სილამაზე და პოტენციალური სიდიადე იტყუებდა მრავალ მკვლევარს, როგორც ოქროს საგანძური, რომელიც საიმედოდ არის სეიფში შენახული, და რომლის დანახვასაც "პატარა" ჭუჭრუტანა სჭირდება, მაგრამ არცერთ მათგანს არ ჰქონდა გასაღები, რომელიც ამ მძინარე ძალებს გარეთ გამოუშვებდა. წარუმატებლობის დიდი პერიოდი დრო და დრო იმედს იძლეოდა ახალი აღმოჩენებით, მაგრამ ყველას ესმოდა, რომ საჭირო იყო ახალი მეთოდების მიგნება, რომლითაც გაირღვეოდა აწ უკვე ცნობილი მიახლოებითი შედეგების საზღვრები.
"გაყინულ" სიტუაციას ბოლო მოუღო მეტად საინტერესო მოხსენებამ, რომელიც ედვარდ ვიტენომ გააკეთა 1995 წელს სიმების თეორიის კონფერენციაზე სამხრეთ კალიფორნიის უნივერსიტეტში - მოხსენება, რომელმაც აღაფრთოვანა აუდიტორია, სანამ ის მთლიანად უარყოფილი იქნებოდა მსოფლიოს წამყვანი ფიზიკოსებისგან. მოხსნებაში მან წარმოადგინა გეგმა გამოკვლევების შემდგომი ეტაპისა, რითაც საფუძველი ჩაუყარა "სუპერსიმების თეორიის მეორე რევოლუციას". ახლა, სიმების თეორიის სპეციალისტები ენერგიულად მუშაობენ ახალ მეთოდებზე, რომლებიც გვპირდებიან წინააღმდეგობების გადალახვას.
სიმების თეორიის ფართე პოპულარიზაციისთვის ნამდვილად იმსახურებს ქანდაკებას კოლუმბიის უნივერსიტეტის პროფესორი - ბრაიან გრინი (Brian Greene). მის მიერ 1999 წელს გამოცემული წიგნი - "ელეგანტური სამყარო. სუპერსიმები, დაფარული განზომილებები და გადამწყვეტი (окончательный) თეორიის ძიება" - გახდა ბესტსელერი და მიიღო "პულიტცეროვსკის" პრემია. მისი ნაშრომი საფუძვლად დაედო სამეცნიერო ჟანრის მინი-სერიალს, რომლის წამყვანის როლში თავად ავტორი იყო.
ახლა კი ვეცადოთ ცოტათი მაინც გავიგოთ ამ თეორიის არსი
დავიწყოთ თავიდან. ნულოვანი განზომილება - ეს არის წერტილი. მას არ აქვს ზომები. ვერსაითკენ ვერ წახვალ. კოორდინატები, რომლებიც არსებობენ ადგილმდებარეობის დასადგენად, აქ არ გვჭირდება.
დავსვათ ამ პირველ წერტილთან მეორე წერტილი და გავავლოთ მათზე წრფე. ეს უკვე ერთი განზომილებაა. ერთგანზომილებიან ობიექტს აქვს ზომა - სიგრძე, მაგრამ არ აქვს ფართობი შიგნით, მითუმეტეს არც მოცულობა. ერთგანზომილებიანი სივრცის ფარგლებში მოძრაობა ძალიან შეზღუდულია, რადგან გზაზე შეხვედრილ დაბრკოლებებს გვერდს ვერ აუვლი. ამ სივრცეში რომ ადგილმდებარეობა დაადგინო, საკმარისია ერთადერთი კოორდინატი.
ახლა კი დავსვათ წერტილი ამ წრფესთან ახლოს. იმისათვის, რომ ეს ორი ობიექტი შევუსაბამოთ, გვჭირდება ორ განზომილებიანი სივრცე, რომელსაც აქვს სიგრძეც და ფართობიც, ანუ - სიბრტყე. თუმცა მას არ გააჩნია მოცულობა. ნებისმიერი წერტილის მდებარეობა ამ "ველში" განისაზღვრება ორი კოორდინატით.
მესამე განზომილება ჩნდება, როდესაც ჩვენ ამ სისტემას ვუმატებთ მესამე საკოორდინატო ღერძს. ჩვენ, სამგანზომილებიან სივრცეში მცხოვრებებს, ადვილად შეგვიძლია ამის წარმოდგენა.
ახლა წარმოიდგინეთ, როგორ ხედავენ სამყაროს ორგანზომილებიან სივრცეში მცხოვრები ობიექტები, მაგალითად ეს ორი ადამიანი:
თითოეული მათგანი თავის ამხანაგს დაინახავს ასეთნაირად:
ხოლო, ასეთი განაწილებისას კი:
ისინი ერთმანეთს დაინახავენ ასეთნაირად:
სწორედ ხედვის წერტილის ცვლილება აიძულებს ჩვენს ამხანაგებს აღიქვან ერთმანეთი, როგორც ორგანზომილებიანი ობიექტები, და არა როგორც ერთგანზომილებიანი.
ახლა კი წარმოიდგინეთ, რომ რაიმე მოცულობითი ობიექტი მოძრაობს მესამე განზომილებაში, რომელიც კვეთს ორგანზომილებიან სამყაროს (სიბრტყეს). გარე დამკვირვებლისთვის ამ მოძრაობით ხდება სამგანზომილებიანი ობიექტის პროექცია (ასე ვთქვათ, ჩრდილის გაჩენა) ორგანზომილებიან სიბრტყეზე.
მაგრამ, "ფლატლანდიაში" მცხოვრები ობიექტებისთვის ასეთი ხედვა შეუძლებელია! ის ვერც კი წარმოიდგენს ასეთ სურათს. მისთვის ყველა ორგანზომილებიანი პროექცია, რომელსაც ეს სამგანზომილებიანი მოცულობითი ფიგურა ქმნის, გამოჩნდება, როგორც ერთგანზომილებიანი ფიგურა, რომელსაც გარკვეული ფორმა აქვს, რომელიც გაჩნდა ასე არაპროგნოზირებულად (მის სამყაროში) და ასევე არაპროგნოზირებულად გაქრა (ჩვენი დაკვირვებებით, ამ ობიექტმა უბრალოდ გადაკვეთა და გაიარა ეს სიბრტყე, მაგრამ მისთვის ეს უჩვეულო მოვლენაა). ორგანზომილებიანი სამყაროს ფიზიკის კანონებით იმის ახსნა, თუ სად და როგორ ხდება ამ ობიექტების გაჩენა-გაქრობა მათ სიბრტყეზე - შეუძლებელია (ამისთვის საჭიროა მესამე განზომილებაში ყურება).
ჩვენ ვართ სამგანზომილებიანი სამყაროს მკვიდრნი, და ვხედავთ ყველაფერს ორგანზომილებაში (ისევე, როგორც "ფლატლანდიაში" მცხოვრებები ხედავენ ყველაფერს ერთგანზომილებაში). მხოლოდ სხეულის გადაადგილება სივრცეში გვაჩვენებს მის მოცულობით ხასიათს. ასევე, ნებისმიერ მრავალგანზომილებიან ობიექტს ჩვენ ვუყურებთ ორგანზომილებიან ჭრილში, მაგრამ ის უჩვეულოდ ცვალებადი იქნება იმისდა მიხედვით, როგორი სივრცითი (ან დროითი) განლაგებაა ჩვენსა და მის შორის.
ამ გადმოსახედიდან შეიძლება გრავიტაციაზე ფიქრი. ალბათ ყველას უნახავს მსგავსი სურათები:
მათზე ასახულია, თუ როგორ ამრუდებს გრავიტაცია სივრცე-დროს. ამრუდებს.. და სად? ნამდვილად არა იმ განზომილებებში, რომელსაც ჩვენ ვიცნობთ. ხოლო, ქვანტური გვირაბის ეფექტი, ანუ ნაწილაკის უნარი გაქრეს ერთ წერტილში და გაჩნდეს სხვაგან, თანაც ისეთი წინააღმდეგობების გადალახვით, რასაც ჩვენი რეალური წარმოდგენებით ვერ გადალახავდა? და შავი ხვრელები? იქნება და თანამედროვე მეცნიერების ყველა ეს გამოცანა ახსნადია იმით, რომ სივრცის გეომეტრია სულაც არ არის ისეთი, როგორსაც ჩვენ ვართ შეჩვეული.
დრო მიჰქრის
დრო კიდევ ერთ კოორდინატს ამატებს ჩვენს სამყაროში. იმისთვის, რომ შეხვედრა შედგეს, მხოლოდ იმის ცოდნა, თუ სად ხდება შეხვედრა საკმარისი არ არის. აუცილებელია დროის მითითებაც.
ჩვენი აღქმიდან გამომდინარე, დრო - ეს არის არა იმდენად ღერძი, რამდენადაც სხივი. ანუ, აქვს საწყისი წერტილი, და მოძრაობა მიმდინარეობს მხოლოდ ერთი მიმართულებით - წარსულიდან მომავლისკენ. ხოლო რეალური მხოლოდ აწმყოა. არც წარსული და არც მომავალი არ არსებობს.
მაგრამ, ფარდობითობის თეორია ამას არ ეთანხმება. მისი გადმოსახედიდან, დრო - ეს არის სრულყოფილი განზომილება. ყველა მოვლენა რაც არსებულა, არსებობს და იარსებებს, ერთნაირად რეალურია. ჩვენი აღქმა - ეს მხოლოდ რაღაც პროჟექტორის მსგავსია, რომელიც ანათებს დროის ღერძზე მხოლოდ გარკვეულ "ნაგლეჯს". კაცობრიობა, თავის მეოთხე განზომილებაში, გამოიყურება დაახლოებით ასეთნაირად:
მაგრამ ჩვენ ვხედავთ მხოლოდ პროექციას, ნაჭერს ამ განზომილებისა, დროის ყოველი ცალკეული მომენტისთვის.
აქამდე ყველა თეორია მუშაობდა სივრცითი განზომილებების დიდ რაოდენობასთან, ხოლო დროითი განზომილება ყოველთვის იყო ერთადერთი. მაგრამ, რატომაა, რომ სივრცე უშვებს მრავალი სივრცითი განზომილების არსებობას, ხოლო დროითი მხოლოდ ერთია? ჯერჯერობით მეცნიერებს არ შეუძლიათ ამაზე პასუხის გაცემა, დროის ორი ან მეტი განზომილებიანობის ჰიპოთეზა მეტად მომხიბვლელი იქნებოდა ყველა ფილოსოფოსისთვის თუ ფანტასტიკოსისთვის, აღარაა საუბარი ფიზიკოსებზე. მაგალითად, ამერიკელი ასტროფიზიკოსი - იცხაკ ბარსი - ყველაფრის თეორიის ყველა უბედურების სათავეში ხედავს სწორედ რომ დროის "გაუთვალისწინებელ" მეორე განზომილებას. გონების სავარჯიშოს მიზნით, ვცადოთ წარმოვიდგინოთ სამყარო ორგანზომილებიანი დროით.
თითოეული განზომილება არსებობს ცალკე. ეს გამოიხატება იმით, რომ თუ ჩვენ ვცვლით ობიექტის ერთ-ერთ კოორდინატს, მისი სხვა (დანარჩენი) კოორდინატები არ არის აუცილებელი რომ შეიცვალონ. ასე რომ, თუ თქვენ მოძრაობთ დროის ერთ-ერთ ღერძზე, რომელიც მეორეს კვეთს მართობულად, მაშინ მეორე ღერძზე კოორდინატი "იყინება". პრაქტიკაში ეს ალბათ გამოიყურება შემდეგნაირად:
ერთადერთი, რაც ნეოს სჭირდება - განათავსოს თავისი დროის ღერძი ტყვიების დროის ღერძის მართობულად. მარტივია ვითომ? რეალურად, საქმე უფრო რთულადაა.
ორგანზომილებიანი დროის შემთხვევაში ზუსტი დრო სამყაროში განისაზღვრებოდა ორი კოორდინატით (ორი მნიშვნელობით). რთულია წარმოიდგინო ორგანზომილებიანი მოვლენა. ანუ ისეთი, რომელიც სრულდება ერთდროულად დროის ორ განზომილებაში. სრულიად შესაძლებელია, რომ ასეთ სამყაროში საჭირო გახდებოდა დროის რუქის შემდგენი სპეციალისტების არსებობა, რომლებიც აღწერდნენ დროით "ზედაპირს".
კიდევ რა განასხვავებს ორგანზომილებიან სივრცეს ერთი განზომილებისგან? მაგალითად ის, რომ შეგიძლიათ დაბრკოლებას შემოუაროთ. ეს უკვე საერთოდ ჩვენი აღქმის გარეთაა. ერთგანზომილებიან სივრცეში მცხოვრები საერთოდ ვერ წარმოიდგენს ეს როგორ არის შესაძლებელი - მობრუნდე გარკვეული კუთხით. ანდა, რა შეიძლება იყოს "კუთხე" დროის სიბრტყეზე? გარდა ამისა, ორგანზომილებიან სივრცეში შეიძლება მოგზაურობა წინ, უკან, დიაგონალებზე და ა.შ. მე კი წარმოდგენაც არ მაქვს როგორ შეიძლება დიაგონალზე მოგზაურობა დროში. მე უკვე აღარ ვსაუბრობ იმაზე, რომ ფიზიკის კანონების უმეტესობის საფუძველში დროის ცნება დევს, და ვერ წარმოვიდგენ იმას, თუ როგორ გართულდებოდა ფიზიკა ორგანზომილებიანი დროით რომ აღეწერა მოვლენები. მაგრამ, ამაზე ფიქრმა გატაცება კი იცის!
ძალიან დიდი ენციკლოპედია
სხვა განზომილებები ჯერ არ არის აღმოჩენილი, და ისინი არსებობენ მხოლოდ მათემატიკურ მოდელში. მაგრამ, მათი წარმოდგენა ასეთნაირად შეიძლება:
როგორც ადრე შევთანხმდით, ჩვენ ვხედავთ სამყაროს სამგანზომილებიან პროექციას მეოთხე (დროით) განზომილებისა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სამყაროს არსებობის ნებისმიერი მომენტი - ეს არის წერტილი (ანალოგიური ნულოვანი განზომილებისა) დროითი ღერძიდან, რომელიც იწყება "დიდი აფეთქებისას" და მთავრდება სამყაროს აღსასრულით.
ვისაც წაუკითხავს დროში მოგზაურობის შესახებ, იციან, რომ სივრცე-დროის გამრუდება მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ამაში. სწორედ ეს არის მეხუთე განზომილება - სწორედ მასში "მრუდდება" და იკუმშება ოთხგანზომილებიანი სივრცე-დრო, რათა მიაახლოვოს ორი სხვა და სხვა წერტილი ერთმანეთს (წერტილი სივრცე-დროითი საკოორდინატო სისტემიდან გულისხმობს რაიმე მოვლენას, რომელიც არსებობს სივრცის რომელიმე წერტილში და დროის რომელიმე მომენტში - მთარგ.შენიშ.). ამის გარეშე, მოგზაურობა ამ ორ წერტილს შორის იქნებოდა ძალიან ხანგრძლივი, ან საერთოდ - შეუძლებელი. უხეშად რომ ვთქვათ, მეხუთე განზომილება ანალოგიურია მეორე განზომილებისა, რომელშიც ხდება ერთგანზომილებიანი წირის გამრუდება და მიახლოვება წერტილების ერთმანეთთან. ანდაც, უბრალოდ დაბრკოლების შემოვლა.
ჩვენი განსაკუთრებით ფილოსოფიურად განწყობილი მკითხველი ალბათ ცოტა ხნის წინ დაფიქრდებოდა იმაზე, არსებობს თუ არა შესაძლებლობა სასურველი მომავლის არჩევის, თუმცა ეს ჯერ ცნობილი არ არის. მეცნიერება ამ შეკითხვას ასე პასუხობს: ალბათურია. მომავალი - ეს არის არა "ჯოხი", არამედ მთელი "ცოცხი" უამრავი შესაძლო ვარიანტითა და მიმართულებით. იმას, თუ რომელი მათგანი განხორციელდება მომავალში - გავიგებთ, როდესაც მივალთ იქამდე.
ნებისმიერი ალბათობა არსებობს, როგორც ერთგანზომილებიანი "ნაჭერი" მეხუთე განზომილების სიბრტყიდან. როგორ გადავიდეთ ყველაზე სწრაფად ერთი "ნაჭრიდან" მეორეზე? მართალია - მოვჭმუჭნოთ ეს სიბრტყე, როგორც ფურცელი. სად მოვჭმუჭნოთ? და ისევ მართალი ბრძანდებით - მეექვსე განზომილებაში, რომელიც ამ რთულ სტრუქტურას აძლევს "მოცულობას", და აქცევს მას სამგანზომილებიანი სივრცის მსგავსად.
მეშვიდე განზომილება - ეს არის ახალი ღერძი, რომელიც შედგება ექვსგანზომილებიანი "წერტილებისგან". რას გამოხატავს წერტილი ამ ღერძზე? მოვლენათა განვითარების ყველა უსასრულო ვარიანტებს სხვა სამყაროში, რომელიც ჩამოყალიბდა დიდი აფეთქების შედეგად, და სხვა პირობებში კი სხვა კანონებით ფუნქციონირებადს. ესეიგი, მეშვიდე განზომილება - ეს არის სიმრავლე პარალელური სამყაროების. მერვე განზომილება აგროვებს ამ ღერძებს ერთ "სიბრტყეში", ხოლო მეცხრე განზომილება შეიძლება აღვიქვათ, როგორც წიგნი, რომელმაც დაიტია მერვე განზომილების ყველა "ფურცელი". ეს არის ერთობა ყველა ისტორიის, ყველა სამყაროს და ყველა ფიზიკური კანონების, მათი საწყისი პირობებიანად. ამით დავასრულოთ?
აქ ჩვენ ისევ გვჭირდება ახალი ღერძი, რათა მეათე განზომილება წარმოვიდგინოთ. და როგორი შეიძლება იყოს ახალი წერტილი ამ ღერძზე, თუ მეცხრე განზომილება უკვე ყველაფერს ფარავს, რაც კი შეიძლება ადამიანმა წარმოიდგინოს, და იმასაც კი, რასაც ვერ წარმოიდგენს? გამოდის, რომ მეცხრე განზომილება - ეს არის არა მორიგი საწყისი წერტილი, არამედ ფინალური - ჩვენი ფანტაზიისთვის, ყოველ შემთხვევაში. (მთარგ.შენიშ: 9 განზომილებიანი რეალობა უკვე გულისხმობს ყველა სამყაროს ყველა ისტორიას და ფიზიკის ყველა კანონს, ხოლო მეათე განზომილება იქნებოდა ასეთი 9 განზომილებიანი რეალობების ნაკრები)
სიმების თეორია ამბობს, რომ სწორედ ამ მეათე განზომილებაში მიმდინარეობს სიმების რხევები - საბაზისო ნაწილაკების, რომლებისგანაც შედგება ყველაფერი. თუ მეცხრე განზომილება შეიცავს თავის თავში ყველა სამყაროს და ყველა შესაძლებლობას, მაშინ სიმები არსებობენ ყველგან და ყველა დროს. უფრო კონკრეტულად კი, ნებისმიერი სიმი არსებობს ჩვენს სამყაროშიც და ნებისმიერ სხვაშიც, დროის ნებისმიერ მომენტში. ერთდროულად. მაგარია ხომ?
თუ მოგეწონათ, გააზიარეთ..
