Siedzisz wygodnie na kanapie, pijesz poranną kawę i myślisz, że doskonale znasz otaczającą Cię rzeczywistość. Poruszasz się w przód, w tył, w górę i w dół. Dorzucasz do tego upływający czas i masz kompletny obraz świata z lekcji fizyki. Ale czy na pewno? Zastanawiałeś się kiedyś głębiej, ile jest wymiarów we wszechświecie według najnowszych badań naukowych? Jeśli myślisz, że tylko cztery, to przygotuj się na ostry wstrząs. Współcześni fizycy rysują przed nami obraz kosmosu, który bardziej przypomina scenariusz filmu science fiction niż stary, szkolny podręcznik. Nasz świat ma ukryte tajemnice, których nie dostrzegamy gołym okiem. Zaraz zabiorę Cię w fascynującą podróż poza granice ludzkiego postrzegania. Gotowy na małą gimnastykę umysłu?
Ile jest wymiarów we wszechświecie? Codziennie doświadczamy czterech: trzech przestrzennych, czyli długości, szerokości i wysokości, oraz jednego czasowego. Jednak według słynnej teorii strun wszechświat posiada aż dziesięć lub jedenaście wymiarów. Te dodatkowe są niezwykle malutkie, zwinięte w mikroskopijne pętle, dlatego zupełnie ich nie zauważamy w naszym zwykłym życiu.
Złudzenie przestrzeni. Czego nie widzą Twoje oczy?
Nasz ludzki mózg to wspaniała, ale niestety mocno ograniczona maszyna analityczna. Wyewoluowaliśmy na afrykańskiej sawannie, gdzie do przetrwania wystarczała nam znajomość trójwymiarowej przestrzeni. Musieliśmy precyzyjnie ocenić odległość do uciekającej antylopy i wysokość drzewa, na które chcieliśmy uciec przed groźnym drapieżnikiem. Albert Einstein dorzucił do tej układanki czas, tworząc słynną, nierozerwalną czasoprzestrzeń. Przez dekady taki czterowymiarowy model idealnie tłumaczył ruch planet, spadanie jabłek i działanie zegarków. Nauka jednak nigdy nie znosi próżni. Kiedy badacze zaczęli zaglądać w głąb atomów, stara fizyka Newtona i Einsteina nagle przestała działać. Pojawiła się skomplikowana fizyka kwantowa, a wraz z nią ogromny chaos obliczeniowy. Naukowcy musieli znaleźć całkowicie nowy sposób na matematyczne opisanie tej szalonej, mikroskopijnej rzeczywistości. Tak narodziła się niesamowita koncepcja, która na zawsze zmieniła nasze postrzeganie otoczenia.
Teoria strun, czyli jedenaście dróg do prawdy
Wyobraź sobie, że cały nasz potężny wszechświat składa się z mikroskopijnych, wibrujących nitek energii. To właśnie jest słynna teoria strun, nad którą od lat głowią się najwybitniejsze umysły tego świata. Kiedy fizycy zaczęli zapisywać równania opisujące zachowanie tych wibrujących włókien, natrafili na gigantyczny problem. Matematyka za nic w świecie nie chciała się zgodzić w naszych standardowych czterech kierunkach. Równania zaczęły działać bezbłędnie dopiero wtedy, gdy naukowcy dorzucili do nich kolejne, zagadkowe zmienne. Dzisiejsza, najbardziej dopracowana wersja tych obliczeń, czyli tak zwana M-teoria, wymaga istnienia aż jedenastu osi przestrzeni. Jak to w ogóle możliwe, że nigdzie ich nie widzimy? Genialny fizyk Brian Greene używa do tego świetnej, obrazowej metafory, która doskonale trafia w ludzką wyobraźnię.
- Spójrz na długi kabel energetyczny z odległości kilkudziesięciu metrów. Wygląda jak zwykła, jednowymiarowa linia.
- Teraz wyobraź sobie małą mrówkę spacerującą po tym samym kablu z bliska.
- Dla niej ten przewód to powierzchnia posiadająca dodatkowy, ukryty wcześniej kształt.
- Owad może swobodnie chodzić dookoła niego, wędrując w górę i w dół jego grubości.
Dokładnie tak samo zachowują się nasze dodatkowe wymiary. Są one zwinięte w niewyobrażalnie małe kuleczki w absolutnie każdym punkcie otoczenia. Mówimy o skalach miliardy razy mniejszych od pojedynczego atomu. Właśnie dlatego poruszamy się po nich każdego dnia, zupełnie nie zdając sobie z tego sprawy.
A co, jeśli jesteśmy tylko cieniem?
Pomyśl przez moment o starożytnym micie o jaskini Platona. Ludzie uwięzieni w mroku widzieli tylko płaskie, poruszające się cienie na kamiennej ścianie. Brali je za jedyną, obiektywną rzeczywistość. Współczesna nauka mocno sugeruje, że my również jesteśmy takimi nieświadomymi widzami. Nasza codzienna, wielowymiarowa przestrzeń może być tylko płaskim rzutem czegoś znacznie potężniejszego. Fizycy wierzą, że grawitacja jest słabą siłą właśnie z tego tajemniczego powodu. Siła przyciągania ziemskiego wydaje się nikła w porównaniu z magnetyzmem, bo po prostu “wycieka” do niewidzialnych dla nas ukrytych wymiarów. To wspaniała i nieco poetycka wizja naszego miejsca w kosmosie. Jesteśmy tylko ułamkiem gigantycznej konstrukcji, której ludzki mózg nie potrafi fizycznie przetworzyć. Świadomość własnych ułomności jest niezwykle rozwijająca dla każdego poszukiwacza prawdy.
Jak ta wielka wiedza zmienia nasz świat?
Zapewne zastanawiasz się teraz, po co w ogóle zawracać sobie głowę rzeczami, których nigdy nie dotkniemy. Rozwiązywanie takich potężnych zagadek matematycznych to absolutnie nie jest sztuka dla samej sztuki. Zrozumienie mechaniki całego kosmosu napędza potężne ziemskie innowacje. Bez skomplikowanych wzorów Einsteina nie mielibyśmy dzisiaj precyzyjnego systemu GPS w telefonach komórkowych. Kto wie, do jakich cudów doprowadzi nas ostateczne udowodnienie M-teorii? Być może za kilkadziesiąt lat inżynierowie nauczą się manipulować tą mikroskopijną geometrią. Otworzyłoby to nam drzwi do nielimitowanej energii lub zupełnie nowych metod zasilania wielkich statków. Odkrywanie mechanizmów natury to po prostu najlepsza inwestycja w naszą ludzką przyszłość.
Nasz świat jest nieskończenie bardziej skomplikowany i niesamowity, niż wskazuje na to rutyna dnia codziennego. Każdego ranka zanurzasz się w jedenastowymiarowym oceanie fizycznych możliwości, żyjąc w swoim własnym, bezpiecznym trójwymiarowym pudełku. Ta wiedza uczy ogromnej pokory wobec potęgi całego znanego nam kosmosu. Czy potrafisz w ogóle wyobrazić sobie, że otaczają Cię mikroskopijne pętle przestrzeni? Daj znać w komentarzu, co myślisz o tych zagadkowych teoriach fizyków!
