När någon nämner 'olika dimensioner' tenderar vi att tänka på saker som parallella universum - alternativa verkligheter som existerar parallellt med vår egen, men där saker fungerar eller hände annorlunda. Men verkligheten av dimensioner och hur de spelar en roll i ordningen av vårt universum skiljer sig verkligen från denna populära karaktärisering.
För att bryta ner det, dimensioner är helt enkelt de olika aspekterna av vad vi uppfattar som verklighet. Vi är omedelbart medvetna om de tre dimensioner som omger oss dagligen – de som definierar längden, bredden och djupet för alla objekt i våra universum (x-, y- respektive z-axlarna).
Bortom dessa tre synliga dimensioner tror forskare att det kan finnas många fler. Faktum är att det teoretiska ramverket för Superstring Theory hävdar att universum existerar i tio olika dimensioner. Dessa olika aspekter är det som styr universum, naturens grundläggande krafter och alla elementarpartiklar som finns inom.
Deförsta dimensionen, som redan nämnts, är det som ger den längd (aka. x-axeln). En bra beskrivning av ett endimensionellt föremål är en rät linje, som endast existerar i termer av längd och inte har några andra urskiljbara egenskaper. Lägg till enandra dimensionen, y-axeln (eller höjden), och du får ett objekt som blir en 2-dimensionell form (som en kvadrat).
Detredje dimensioneninvolverar djup (z-axeln) och ger alla objekt en känsla av område och ett tvärsnitt. Det perfekta exemplet på detta är en kub, som finns i tre dimensioner och har en längd, bredd, djup och därmed volym. Bortom dessa tre ligger de sju dimensioner som inte är omedelbart uppenbara för oss, men som ändå kan uppfattas ha en direkt effekt på universum och verkligheten som vi känner den.
Universums tidslinje, som börjar med Big Bang. Enligt String Theory är detta bara en av många möjliga världar. Kredit: NASA
Forskare tror attfjärde dimensionenär tid, som styr egenskaperna hos all känd materia vid en given punkt. Tillsammans med de tre andra dimensionerna är det viktigt att känna till ett objekts position i tiden för att plotta dess position i universum. De andra dimensionerna är där de djupare möjligheterna kommer in i bilden, och att förklara deras interaktion med de andra är där saker och ting blir särskilt knepiga för fysiker.
Enligt Superstring Theory är den femte och sjätte dimensionen där föreställningen om möjliga världar uppstår. Om vi kunde se vidare tillfemte dimensionen, skulle vi se en värld något annorlunda än vår egen som skulle ge oss ett sätt att mäta likheten och skillnaderna mellan vår värld och andra möjliga.
I densjätte, skulle vi se ett plan av möjliga världar, där vi kunde jämföra och positionera alla möjliga universum som börjar med samma initiala villkor som detta (d.v.s. Big Bang). I teorin, om du kunde bemästra den femte och sjätte dimensionen, skulle du kunna resa tillbaka i tiden eller gå till olika framtider.
I densjunde dimensionen, har du tillgång till de möjliga världarna som börjar med olika initiala förutsättningar. Medan i den femte och sjätte var de ursprungliga förhållandena desamma och efterföljande handlingar var olika, här är allt annorlunda från tidernas början. Deåttonde dimensionenåterigen ger oss ett plan av sådana möjliga universumhistorier, som var och en börjar med olika initiala förhållanden och förgrenar sig i det oändliga (därav varför de kallas oändligheter).
I dennionde dimensionen, vi kan jämföra alla möjliga universums historia, med början med alla olika möjliga fysiklagar och initiala förhållanden. I dentionde och sista dimensionen, kommer vi till den punkt där allt möjligt och tänkbart är täckt. Utöver detta kan ingenting föreställas av oss ödmjuka dödliga, vilket gör det till den naturliga begränsningen av vad vi kan föreställa oss i form av dimensioner.
Förekomsten av extra dimensioner förklaras med hjälp av Calabi-Yau-grenröret, där alla elementarpartiklars inneboende egenskaper är dolda. Kredit: A Hanson.
Förekomsten av dessa ytterligare sex dimensioner som vi inte kan uppfatta är nödvändig för strängteorin för att de ska vara konsekventa i naturen. Det faktum att vi bara kan uppfatta fyra dimensioner av rymden kan förklaras av en av två mekanismer: antingen kompakteras de extra dimensionerna i mycket liten skala, eller så kan vår värld leva på ett 3-dimensionellt undergrenrör som motsvarar en kli, på som alla kända partiklar förutom gravitationen skulle begränsas (aka. brane theory).
Om de extra dimensionerna kompakteras, måste de extra sex dimensionerna vara i form av ett Calabi–Yau-grenrör (visas ovan). Även om de var omärkliga vad gäller våra sinnen, skulle de ha styrt universums bildande från allra första början. Därför tror forskare att genom att titta tillbaka genom tiden och använda teleskop för att upptäcka ljus från det tidiga universum (dvs för miljarder år sedan), kan de kanske se hur existensen av dessa ytterligare dimensioner kunde ha påverkat utvecklingen av kosmos.
Ungefär som andra kandidater till en storslagen förenande teori – alias Theory of Everything (TOE) – är tron att universum består av tio dimensioner (eller fler, beroende på vilken modell av strängteori du använder) ett försök att förena standardmodell för partikelfysik med förekomsten av gravitation. Kort sagt är det ett försök att förklara hur alla kända krafter inom vårt universum samverkar, och hur andra möjliga universum själva kan fungera.
För ytterligare information, här är en artikel om Universe Today om parallella universum , och en annan i ett parallellt universum trodde forskare att de fann att det faktiskt inte existerar.
Det finns också några andra bra resurser online. Det finns en bra video som förklarar de tio dimensionerna i detalj. Du kan också titta på PBS webbplats för TV-program Elegant universum . Den har en fantastisk sida om de tio dimensionerna.
Du kan också lyssna på Astronomy Cast. Du kanske hittar avsnitt 137 Universums storskaliga struktur ganska intressant.
Källa: PBS