Пятое измерение. Исследование природы времени

Галина Юрковец Пятое измерение. Исследование природы времени

Вместо предисловия

Мир имеет три пространственных и одно временное измерение (3+1) – таковы наши глубоко укоренившиеся представления о нем. Длины, ширины, высоты и времени нам достаточно для описания всего происходящего во Вселенной.

Заявление о реальном существовании еще одного измерения выглядит, мягко говоря, странным. Тем не менее это так – в действительности мы живем в пятимерном мире, состоящем из трех пространственных и двух временных измерений (3+2).

Принять это утверждение, вероятно, будет непросто. Но нелегко было и нашим предкам согласиться с тем, что Земля круглая. Представления древних народов были во многом схожи между собой: плоский диск земли плавает средь бурных волн мирового океана. И хотя Аристотель еще в 330 году до н. э., основываясь на наблюдениях за изменением линии горизонта, формой тени при лунных затмениях, смещением положения созвездий в разных широтах, аргументированно доказал шарообразность Земли, споры о ее форме продолжались до Средневековья. Главный аргумент скептиков заключался в том, что «обратная сторона земли» не может служить местом человеческого обитания – люди не могут жить «вверх ногами», они обязательно сорвутся с поверхности и рухнут в бездну. В конце концов теория плоской Земли ушла в прошлое. Окружающий физический мир от этого никак не поменялся, но переворот в сознании изменил наши представления о нем, помог лучше понять законы природы и использовать их в практической деятельности. Колумб, как известно, открыл Америку, основываясь на представлениях о шарообразности Земли.

Современная наука предполагает существование других измерений пространства и времени помимо четырех общеизвестных. Обычная мерность мира стала слишком тесной для адекватного описания сил, характеризующих нашу Вселенную. У физиков нет никаких сомнений в том, что, если к четырем добавить еще одно, пятое измерение, тогда удастся согласовать между собой свет и гравитацию, они сойдутся друг с другом, как две части сложной головоломки. Ожидается, что «новая физика», основанная на повышении мерности пространства, станет ключом к решению большинства нерешенных проблем современной физики, поможет понять множество экспериментальных наблюдений за природой, которые невозможно корректно объяснить в рамках существующих теоретических конструкций.

Этими идеями пропитан мир физики. Правда, пока он не может подтвердить их экспериментально, продемонстрировать в лабораторных условиях. Не удается найти никаких реальных и проверяемых доказательств существования иных измерений. Есть только набор математических формул, позволяющий точно рассчитать, сколько именно энергии понадобится, чтобы свернуть пространство-время или проделать в нем «червоточины», коротким путем соединяющие удаленные точки Вселенной. Результаты не вызывают оптимизма – требуемое количество энергии значительно превышает совокупные возможности нашей планеты. Ученые надеются, когда–нибудь в далеком будущем у человечества появится техническая возможность управлять пространственно-временным континуумом, но не сейчас.

А может быть, нам нужно просто широко открыть глаза? Отказаться на время от привычной фрагментарности восприятия окружающего мира, напротив, расширить фокус своего осознания. Возможно, мы не замечаем пятое измерение так же, как когда-то люди не замечали, что земля – шар? Автор берется доказать, что дополнительное измерение вполне доступно для экспериментального наблюдения. И не только. Вам предстоит сделать для себя неожиданное открытие – вы много раз лично посещали пятое измерение.

Симметрия и экономичность

Красота в физике – это симметрия и экономичность, выраженные языком математики. Если огромные объемы экспериментальных данных, промежуточных расчетов удается объяснить с помощью короткой математической формулы, то она экономична. Если формула, описывающая поведение физической системы, после перестановки частей остается прежней (инвариантной), то она симметрична.

Достижение симметрии и экономичности вызывает у физиков не просто эстетический восторг – это верные признаки рождения нового открытия или даже новой великой физической теории. Симметрией и экономичностью обладают законы Ньютона и Максвелла. У Эйнштейна симметрия стала еще более масштабной – его уравнения инвариантны в четырех измерениях. К трем пространственным измерениям он добавил почти равноправное четвертое – время. Квантовая теория совершила новую революцию в физике. Соединенная с теорией Эйнштейна, она ошеломляет могущественной силой симметрии, способной предсказывать новые, порой неожиданные физические явления.