Language
Country/Area
No result found
Секрет пятого измерения: знаете ли вы, как он меняет наше понимание Вселенной?
Понимание человеком пространства в основном основано на трехмерном пространстве, но в области физики и математики концепция пятимерного пространства постепенно привлекает внимание. Исследование пятимерного пространства не только заставляет нас переосмыслить основы физики, но и бросает вызов нашему традиционному пониманию Вселенной.
Теоретические основы пятимерного пространства
В математике пятимерное пространство — это пространство с пятью измерениями. В физике это попытка объединить четыре фундаментальных взаимодействия природы — сильные и слабые ядерные силы, гравитацию и электромагнетизм. Знаменитая теория Калуцы-Клейна была предложена немецким математиком Теодором Калуцей и шведским физиком Оскаром Клейном в 1921 году, которые использовали пятое измерение для объединения гравитации с электромагнетизмом. Объединить эффекты.
Клейн предположил, что пятое измерение должно быть свернуто в крошечное кольцо размером около 10^-33 см.
Хотя позднее было доказано, что их теория была неточной, по крайней мере в некоторых отношениях, эта концепция заложила основу для дальнейших исследований за последнее столетие. Их мышление уподобляется следующему: свет подобен возмущению, вызванному колебаниями в более высоком измерении, которое не может быть непосредственно замечено человеком, но косвенно указывает на тонкую связь между различными силами.
От теории Калуцы-Клейна к теории струн
Теория Калуцы-Клейна вновь привлекла внимание в 1970-х годах с развитием теории струн и супергравитации. Теория струн предполагает, что реальность состоит из вибрирующих струн энергии, — гипотеза, которая математически осуществима только в среде с десятью или более измерениями. По мере дальнейшего развития теории струн она превратилась в более общую теорию, называемую М-теорией, которая предсказывала одно потенциально наблюдаемое дополнительное измерение в дополнение к десяти фундаментальным измерениям.
Дополнительное измерение, предсказанное М-теорией, может пролить свет на тайну того, почему гравитация настолько слаба по сравнению с другими фундаментальными силами.
Это согласуется с повседневным опытом, например, с возможностью легко поднять булавку со стола с помощью магнита, и предполагает, что магнетизм каким-то образом способен преодолеть гравитационное притяжение всей Земли.
Пересечение математики и физики
В начале 20 века математики начали рассматривать пятое измерение как теоретическую конструкцию и построили математические структуры, такие как пространство Гильберта, допускающие бесконечное число квантовых состояний. Эйнштейн и его коллеги попытались расширить четырехмерное пространство-время общей теории относительности, включив в него электромагнетизм как дополнительное физическое измерение, стремясь объединить все взаимодействия.
В своей статье 1938 года они впервые предложили четырехмерную теорию как естественное расширение пятимерной теории, которая согласовывалась с теорией Эйнштейна-Максвелла на больших расстояниях.
В ходе этого процесса в 1993 году физик Жерар 'т Хоофт предложил голографический принцип. Он показал, что информацию о дополнительных измерениях можно визуализировать как своего рода кривизну, которая проявляется в меньшем количестве измерений.
Пятимерная геометрия
Согласно определению Клейна, «Геометрия — это изучение инвариантных свойств пространства-времени при внутренних преобразованиях». Поэтому пятимерная геометрия изучает различные инвариантные свойства этого пространства-времени в пространстве, обычно Оно представляется по пяти координатным значениям (x, y, z, w, v).
В пятимерном или многомерном пространстве существует только три правильных многогранника: пентакль, пентакуб и пентаквадрат.
Эти многогранники имеют математическое и физическое значение, а их количество и свойства стали более очевидными по мере углубления наших знаний о многомерном пространстве.
Резюме и размышления
Исследование пятимерного пространства не только способствует теоретическому развитию математики и физики, но и открывает нам новые идеи для понимания природы Вселенной. Хотя прямое наблюдение пятимерного пространства в настоящее время невозможно для человека и доказательства по-прежнему основываются на косвенном обнаружении, все это, несомненно, раздвигает границы науки. Задумывались ли вы когда-нибудь о том, какое влияние эти, казалось бы, абстрактные теории окажут на наше будущее?
