- Переклад
Коли я розмовляю з далекою від фізики людиною про можливі додаткові виміри простору, нам невідомих, то одне з найчастіших запитань, що ставляться мені, - це: «Як ви уявляєте собі додаткові виміри? Я можу уявити тільки три, і не розумію, як можна йти далі; для мене це безглуздо».
Чим ми, фізики, не займаємось (принаймні ніхто з моїх знайомих не стверджував, що займається цим), так це не уявляємо собі додаткових вимірів. Мій мозок обмежений так само, як ваш, і хоча цей мозок легко створює тривимірне зображення світу, в якому я можу рухатися, я не можу змусити його уявити зображення чотири- або п'ятивимірного світу, як і ви. Моє виживання не залежало від можливості представляти щось подібне, тому, можливо, й не дивно, що мій мозок на це не налаштований.
Я замість цього (і, судячи з нашого обміну ідеями, більшість моїх колег теж) розробляю інтуїцію на основі комбінації з аналогій, трюків з візуалізацією та розрахунків. Розрахунки ми тут опустимо, але багато аналогій і трюків не так вже й складно пояснити.
Роздумам про додаткові виміри можна навчитися у два етапи.
- Простий етап - навчитися представляти чи описувати світ із додатковими вимірами. Вам вже відомо кілька способів для цього, навіть якщо ви це й не усвідомлюєте – і ви можете вивчити ще трохи.
- Етап складніший – навчитися тому, як у світі з додатковими вимірами все працює. Як працювати голкою у чотирьох вимірах, а не у трьох; чи будуть планети рухатися орбітами навколо Сонця в шести просторових вимірах; чи сформуються протони та атоми? Тут вам потрібно буде дізнатися незнайомі трюки, представляючи відмінності між світом з одним або двома вимірами і тривимірним, відомим нам, світом, і працюючи за аналогією.
- Світ із нулем вимірів – це точка. Про нього зараз мало що можна сказати, але ми до нього повернемось.
- Одновимірний світ вже досить цікавий.
- У двовимірних світах відбувається набагато більше цікавого.
- Важливо уникнути плутанини між просторовими вимірами та більш загального сенсу слова «вимірювання» у звичайній мові, а також у математиці та статистиці.
- І далі наслідують різні приклади додаткових вимірів, з упором на те, що саме означає «додаткові», і як може бути, що в нашому світі існують виміри, про які ми нічого не знаємо.
- Також ми розглянемо, як саме можна виявити ці непомітні виміри.
Одномірні світи
Світ з одним просторовим виміром набагато простіше світу з трьома, але й у ньому є щось, про що можна поміркувати. Наприклад, є кілька видів одномірних світів. Вони мають як певні загальні властивості, а й цікаві відмінності.Для першого прикладу давайте розглянемо вимір не як фізичне, бо як загальне поняття. Це допоможе вам у багатьох сенсах, наприклад, відверне вашу інтуїцію від природних помилок з приводу того, що таке виміри та як вони працюють. Давайте поговоримо про річний заробіток - скільки грошей отримує людина за певний рік. Це такий самий придатний для вивчення вимір, як і решта.
Прибутковий вимір
Ваш дохід за минулий рік – це певна кількість у вашій місцевій валюті. Він може бути позитивним чи негативним, великим чи маленьким; його можна як крапку на лінії, як у рис. 1, яку ми називатимемо «точкою доходу». Кожна точка на лінії становить можливий дохід.Мал. 1: доходна лінія нескінченної довжини, ліва частина якої становить збитки, права - доходи.
Що робить річний дохід одномірною властивістю, так це (дуже грубо кажучи) таке:
Положення у просторі позначається одою одиницею інформації: у разі, доходом.
Також зауважте, що він безперервний (або практично безперервний) – якщо у двох людей різні доходи А та В, ми можемо знайти третього, чий дохід перебуває між А та В.
Два цих факти мають на увазі, що дохід може змінюватися безперервно по прибутковій лінії, переміщаючись вправо або вліво - або до більш високого або до більш низького доходу. Інших варіантів немає.
Звичайно, прибуткова лінія не має нічого спільного з фізичним простором, в якому ми з вами можемо гуляти, але це все одно вимір. І (принаймні, у принципі) у нього немає закінчення в жодній із сторін: немає (у принципі) обмежень на те, скільки грошей людина може заробити чи втратити за рік. Цей одномірний світ не такий вже й різноманітний, але все одно ми можемо поставити про нього кілька осмислених питань:
- Як розподіляються у США щорічні доходи?
- Який середній річний дохід у Японії?
- Як відповіді на ці запитання змінюються з часом?
Райдужний вимір
А ось ще один, зовсім інший світ. Єдиний вимір формують кольори веселки, від червоного, через помаранчевий, до жовтого, звідти до зеленого, [блакитного], синього та до фіолетового [у англомовних людей шість кольорів у веселці, вони не виділяють блакитний / прим. перев.]. З цього погляду кольори формують одномірний світ кінцевого розміру. За межами червоного чи фіолетового кольору є невидимі форми кольорів, але з погляду ваших очей вимір закінчується на них. Тепер воно представлене не у вигляді нескінченної лінії, але у вигляді відрізка – «райдужної лінії» на рис. 2. Прохання не плутати його з колірним колесом – якщо воно замкнене, то наш вимір починається з червоного кольору та закінчується на фіолетовому. І знову становище на райдужної лінії визначається однією одиницею інформації (кольором), і воно безперервне.
Мал. 2
Це, очевидно, також не вимір фізичного простору! Можна кинути м'ячик із вашого будинку в будинок вашого сусіда, але не можна уявити, як ви кидаєте м'ячик із зеленого в помаранчеве – це не має сенсу. І все одно це теж буде вимір. Тут можна поставити безліч осмислених питань: як рухається колір яблука по райдужній лінії у процесі перетворення яблука із зеленого на червоне? Скільки в сонячному світлі кожного кольору? Якщо помаранчева зірка почне перетворюватися на червону, чи стане вона спочатку жовтою?
Вимірювання напряму вітру
А ось третій варіант виміру, і знову інший. Якщо послухати прогноз погоди, то вам скажуть, що вітер скоро почне дме з півночі, або з північного заходу, або з південного заходу. Можливі напрямки вітру – це також вимір. Зверніть увагу, що це не просторовий вимір! У цьому вимірі не можна кинути м'ячик так, як ви кидаєте його вгору, вліво або вперед. Це вимір напрямків у просторі!
Мал. 3
Як можна уявити цей вимір? Для цього є щонайменше два природні способи, показані на рис. 3. Один використовує відрізок – «еолову лінію» (Еол – напівбог, володар повітряних стихій у Стародавніх греків) – але еолова лінія відрізняється від райдужної лінії своєю періодичністю. Напрям вітру може змінюватися з північного на східний, потім на південний, потім на західний, а потім знову на північний, безперервний. І в нашому поданні лінію можна розрізати будь-де - порівняйте дві лінії нагорі рис. 3, які однаково добре являють собою еолову лінію. Суть у тому, що вітер може переходити з правого кінця лінії відразу на лівий кінець, і навпаки, тому все одно, де її розрізати. Або, можливо, найлегше представляти цю періодичну лінію у вигляді кола. Саме це ми і робимо з компасом чи флюгером!
Три різні одномірні світи
І ось вам одновимірні світи. Подивіться, наскільки вони багаті на деталі! Різні розміри, різні властивості. На лінії доходу дохід може зростати чи зменшуватись вічно. На райдужній лінії ваші очі можуть переміщатися тільки до фіолетового, або в інший бік, тільки до червоного. А на еоловій лінії вітер може здійснювати повне коло скільки завгодно - але при цьому він весь час повертатиметься на один із напрямків.Ці різновиди одномірних світів - нескінченний, кінцевий, і звичайно-періодичний, представлені нескінченною лінією, відрізком і колом - базові інгредієнти розуміння світів вищих вимірів. Я звертатимуся до них ще не раз. На рис. 4 представлені вони, а також і четвертий тип, що нескінченно простягається тільки в одному напрямку. Прикладом такого виміру може бути температура: вона може бути як завгодно великою, але існує мінімально можлива температура - абсолютний нуль - тому температура утворює лінію, що починається в абсолютному нулі і йде звідти вгору, але не вниз.
Мал. 4
Як зображати вимірювання, просторові та інші
Я мимохіть згадував чи використав кілька різних методів представлення вимірів. Дохід можна представляти числом чи нескінченною лінією. Видиму веселку можна уявити як відрізок, або як колір, а також використовувати число - довжину хвилі фотонів, що відповідає певному кольору. Напрям вітру можна представляти кругом, або відрізком, лівий кінець якого з'єднаний з правим - або словами типу північ, схід, південь, захід - мула числом, що визначає напрям у градусах, що йде від 0 до 360 і назад на 0. Те, що ми можемо представляти один вимір безліччю різних способів дає величезну гнучкість для тренування інтуїтивної роботи з додатковими вимірами.Для ілюстрації цих видів вимірів я вибрав поняття, ніяк не пов'язані з фізичним простором - дохід, колір веселки, напрям вітру - щоб показати, що просторові виміри є конкретними прикладами більш загальної концепції виміру. Розуміння цього факту полегшує спроби представити світи з кількістю вимірів більше трьох. Пам'ятаєте, я згадував дві частини процесу навчання мислення про додаткові виміри? По-перше, навчитеся їх представляти; по-друге, зрозумійте, як у них все влаштовано та працює. Просторові виміри мають особливості, пов'язані з тим, як деякі речі в них працюють, але не з їх уявленням.
Просторові світи з одним ефективним виміром
Враховуючи все це, розглянемо просторові світи, що регулярно зустрічаються нами, з одним ефективним виміром. Або, точніше, такі ситуації, в яких певний аспект нашого світу поводиться так, ніби простор має лише один вимір. Тоді ми говоримо, що світ для певних учасників чи об'єктів стає ефективно одновимірним.
Мал. 5
Уявіть собі канатохідця, що балансує на високо розташованому канаті. Світ канатоходця ефективно одномірний (хоча він, звичайно, насправді залишається тривимірним), оскільки він не здатний безпечно рухатися в будь-якому напрямку, відмінному від правого ліворуч або ліворуч. Цей світ схожий на райдужний світ - він кінцевий по довжині, і коли канатоходець доходить до кінця, йому треба розвернутися і йти назад (або зійти з каната, закінчивши ситуацію, в якій світ стає ефективно одновимірним). Що ще можна сказати? Положення на канаті можна визначити однією одиницею інформації (наприклад, відстанню від лівої жерди до канатохідця). Два канатохідці можуть зустрітися на одній лінії, але не пройти повз один одного.
Ми можемо перетворити світ каната на еолову лінію, замкнувши його на коло (рис. 6). У ньому два канатоходці теж не могли б пройти повз один одного - це основна властивість одномірних світів. І це все ще було б кінцевим виміром. Але канатоходець у такій ситуації вже міг би ходити по колу безперервно та нескінченно, не зупиняючись.
Мал. 6
Інші відомі нам (ефективно) одномірні світи:
- Вузька дорога – одномірний світ для автомобілів;
- Вузька стежка з урвищем - для туриста, що дереться в гору;
- Поверхи висотної будівлі – для ліфта.
Надалі пам'ятайте: ми живемо в уявному тривимірному світі, і все, що ми зустрічаємо, здається нам тривимірним. Але іноді наш тривимірний світ (точніше, його частина) може поводитися як ефективно одномірний, або двомірний (чи ви можете придумати приклади?) або навіть нольмерний! (Кожен, кому не пощастило колись застрягти в пробці, яка нікуди не рухається, знає, який цей світ із нулем вимірів!) Ця інтуїція пізніше буде нам дуже корисною.
Уявити інші виміри, крім трьох, у яких живемо справді складно. Але ж можна. Пропоную спробувати це зробити.
Для кращого розуміння давайте уявімо себе в одновимірному світі. Нам мешканцям тривимірного простору це легко зробити. В одновимірному світі є тільки один вимір. Назвемо його "довжина". Спробуймо відчути, як важко буде представнику одновимірного світу проїдити собі, зрозуміти і описати найпростіший приклад з нашого тривимірного світу.
Отже завдання: представник одномірного світу, (одномір) намагається описати і уявити собі кімнату - у найпростішому випадку: Чотири стіни, двері, через які він входить (вповзає, тому що у нього немає ніг, це вже інший вимір "висота"), підлога та стеля.
Отже, наш одномір входить у двері та відзначає для себе початок (кордон) нового світу. Дійшовши до стіни, він відзначає пройдену відстань. І отримує певне уявлення про кімнату, в якій він опинився. Розумієте(?), що це уявлення далеко від істинного? (Це тільки довжина!). Щоб отримати повне уявлення про приміщення, він повинен, подібно до електронного променя, що малює «картинку» на екрані телевізора, рядок за рядком, проміряти довжину кімнати від стіни до стіни. А потім, і це для нього буде найскладнішим(!), уявити собі, звести в єдину "плоску картину" (це вже прихований простір!) результати промірів довжини. Не забувайте, що поняття "ширина" йому невідоме! А щоб отримати об'ємну виставу, він повинен аналогічним чином обстежити і стіни, тобто "висоту". А потім знову спробувати звести докупи всі результати вимірювань! Розумієте(?!), що це практично непосильне для нього завдання!
"Плоскатику", уявному жителю двомірного світу, "що живе" в "світі" довжини і ширини, але якому не відоме поняття "висоти", це зробити набагато простіше. У нього є "зорове сприйняття", розуміння довжини та ширини! Але, на відміну від нас, немає розуміння висоти! Він сам, і весь сприйманий ним світ - "ПЛОСКИЙ"!
Мабуть Ви, спостерігали кумедну картину, коли мурашка опинившись на поверхні листа, панікує добігши до краю. Шок! Край площини! Кінець! Розвертається та біжить назад.
"Одномерцю" та "Плоскатіку", складно уявити об'ємний світ, і навіть криву поверхню. Аналогія: Посадіть мурашки (представника "Плоскатика") на аркуш паперу згорнутий кільцем. Поступово повертайте кільце, щоб мурашка була весь час вгорі. Він коло за колом бігтиме по кільцю, вважаючи, що біжить прямо. Але, ми тривимірні, чітко бачимо, що він біжить по кільцю (коло)!
А тепер уявіть, що "Плоскатик" - (мешканець двомірного світу) стоїть перед зачиненими дверима в іншу кімнату. Йому не видно, хто там і що там! І він цього не дізнається, поки не відчинить двері! Але, нам тривимірним, «згори»(!), все це чудово видно! (Дивіться наведену картинку плану будинку. «Вигляд зверху»).
Звідси 1-й висновок: «СВІТ НИЗШОГО РІВНЯ», видно як кажуть, «ЯК НА ДОЛОНІ».
А тепер спробуємо уявити наступний, 4-й рівень багатовимірності.
Наприклад, візьмемо чотирьох вугільну піраміду, і подивимося неї з боку основи. Що ми побачимо? Правильно! Квадрат, чотирикутник! (Вершина нам не видно!). Тобто, об'ємно, дивлячись тільки з цієї точки, ми її побачити і правильно оцінити не зможемо! Нам треба для об'ємного уявлення, подивитися на неї з інших точок (зір), побачити під іншим кутом зору! Дивлячись тільки з боку основи, таким самим квадратом, чотирикутником, буде виглядати і усічена піраміда, і куб і паралелепіпед. Але, щоб одразу «побачити всю фігуру», нам знадобиться «третє око»! Око, яке б бачило цю фігуру з третього боку!
А для повноцінного уявлення і цього мало (раптом там є углуднення, отвори, виїмки, вади на гранях!). І відповідно і мозок наш, мав би, все це звести докупи(!), і «побачити» картинки видимі очима, як єдине ціле! Невипадково ми, незнайому річ «крутимо, крутимо», розглядаючи з усіх боків. Цікаво відзначити, що фахівці, які вивчають мозок людини, відзначають, що він задіяний набагато менш ніж на половину. Можливо, він розрахований на МОГОМІРНЕ СПРИЙНЯТТЯ СВІТУ?
Є вираз, на жаль, не знаю кому воно належить:
Дивитись на світ уміє розум,
Тому що смертне око
В оману вводить нас.
Тепер спробуємо перейти до четвертого виміру. Подивіться на свою долоню. А тепер з іншого боку...
Бачите або одну чи іншу сторону... А тепер поставте долоню верткально між газ, заплющуючи по черзі очі видно й один і інший бік! Тобто, Ви бачите долоню - ОДНОЧАСНО! тобто. ОБСЯГНО!
А зараз уявіть, що у вас на долоні (на тильній та зовнішній стороні) приклеєні гральні карти. І що у Вас є третє око, між двома! Ви змогли б побачити і малюнок "обкладинки карт"!
Багатомірне бачення і має на увазі це. Вираз "Бачити наскрізь" чи не звідси? Це все одно, що «одномір», що йде коридором, але не помічає «бічних» дверей! Для нього їх немає! У його одновимірному просторі! У нього немає поняття право-ліво, є тільки один вимір - прямо!
Зазвичай під четвертим виміром розуміють час. Спробуймо розглянути таку аналогію: Ви завантажили фільм, він у Вас зберігається у вигляді файлу. Назва файлу (коментарі та відгуки про нього, Вам ймовірно відомі). Але! Але деталей фільму Ви не знаєте! Це схоже на аналогію із чотирикутною пірамідою. Начебто є певне уявлення, але повної об'ємної «картини» немає! Згадайте приклад, що з одномірцем вивчає кімнату! Скільки часу і сил та розумової напруги йому потрібно прикласти для побудови єдиної картини!
Але, переглянувши фільм, Ви тепер знаєте його в деталях, легко можете за бажання знайти потрібну «сцену» і кадр. І хоча фільм, як і наше життя, складається з окремих «кадрів», з плином часу, це дозволяє нам накопичити «ЖИТТЯВИЙ ДОСВІД», який і є ОБ'ЄМНИМ БАЧЕННЯМ Смислу життя, КОЖНОГО З НАС. Ось і відповідь: «ДЛЯ ЧОГО МИ ПРОХОДИМО В ЦЕЙ СВІТ».
Повернуся до наведеної вище цитати, чотиривірші:
За допомогою ока, а не оком
Дивитись на світ уміє розум,
Тому що смертне око
В оману вводить нас.
Яким незвичним виглядав би наш Світ, маючи ми можливість бачити його не тільки у видимому нами світлі. Але, і в діапазоні радіохвиль, інфрачервоному та ультафіолетовому світлі, альфа, бета, рентгенівському та гамма випромінюваннях! Та й мало яких, не відомих нам!
У Ведах згадуються Леги і Арлеги, жителі світів наділених здатністю сприймати безліч вимірювань. Мені здається у релігійному розумінні – це Ангели Охоронці. Їм видно суть речей, на недоступному нам рівні. Вони здатні бачити наш світ зсередини, і навіть у майбутньому. Подібно до прикладу з картами та фільмом. Точно так само, як ми можемо бачити, зі свого тривимірного світу - уявний світ «плоскатиків», розглянутий на прикладі плану будинку, наведеного на малюнку.
Тепер ставати зрозумілим вираз: Бог не м'ячик, ВІН ВСІ БАЧИТЬ! ...
Другий висновок: багатовимірне бачення - це бачення предмета воночасно з різних сторін, різному рівні. Бачення предмета "зсередини та в часі", в різних діапазонах фізичного сприйняття. Аж до елементарного розуміння на атомарному рівні, і всіх дослідних і невідомих діапазонах електромагнітних випромінювань.
Підсумок: не розраховую, що всі зрозуміли. Але, сподіваюся, краплю інтересу до цього питання додав.
PS: на ютубі є багато роликів, що пояснюють розуміння багатовимірності. Це цікаво.
З повагою,
На шляху до відданості
Космологія
Онтологія та космологія
«Онтологія», згідно із загальноприйнятою термінологією, є областю філософії, яка вивчає природу буття. Походження всесвіту та його космологія це питання, що стосується як науки, але й філософії і особливо його метафізичної гілки, званої онтологією. Отже, онтологія загалом має справу з вивченням буття.
Космологія, з іншого боку, вивчає походження, еволюцію та долю всесвіту. Оскільки космологія фокусується на походження всесвіту, неминуче виникають питання, які важко вирішити. Фізика як така має справу з тією частиною сущого, яка доступна для безпосереднього спостереження, виміру та математичної інтерпретації. Але виникнення всесвіту навряд можна спостерігати безпосередньо.
Стівен Хокінг пише про це так: «Оскільки події до Великого Вибуху не мають наслідків, то можна сказати, що час починається з моменту Великого Вибуху. Події до Великого Вибуху просто не визначені, оскільки немає способів оцінки цих подій».
Тому вчені зазвичай уникають метафізичних аспектів космології, недоступних безпосереднього спостереження. Якщо події до Великого Вибуху не визначені і не піддаються вимірам, то немає сенсу їх обговорювати.
Незважаючи на спроби Хокінга та компанії розробити «Теорію Усього», не існує математичної моделі, що охоплює космічні явища у всій їхній повноті. Крім явищ, що безпосередньо спостерігаються, онтологія і космологія включають метафізичні, а також філософські аспекти.
Фізики вивчають співвідношення між простором та часом. Вважається, що простір має три виміри: довжина, висота та ширина. Якщо точку «витягнути» у просторі, вона стає одномірною лінією. Лінія "з шириною" це двовимірна площина. А двовимірна площина "з висотою" стає тривимірним кубом. Існування куба стабільне щодо четвертого виміру, часу.
Фізики намагаються вирішувати проблеми буття, вивчаючи природу тривимірного простору, що рухається у четвертому вимірі – часу. Тому цікаві питання, пов'язані з матеріалами, у тому числі складаються тривимірні об'єкти, і навіть те, як ці об'єкти рухаються у просторово-часовому континуумі. В результаті ми маємо математичні формули, що описують такі явища, як швидкість падаючого тіла. Подібні формули допомагають нам створювати корисні технології для життя. З часів ранніх цивілізацій людство суттєво просунулося у застосуванні різних математичних формул до процесів руху об'єктів.
У Єгипті, Індії, Стародавню Грецію люди спостерігали за рухом зірок і планет, вивчали геометричні постаті. Піфагор вважав математику містичною наукою, здатною розкривати секрети всесвіту. Стародавні піраміди будувалися з урахуванням астрономічних спостережень. У міру прогресу людства ці математичні формули стали застосовувати до створення військових знарядь. І Леонардо да Вінчі, і Галілео Галілей присвятили багато годин роздумам про влаштування траєкторій польоту снарядів. У такий спосіб вони сприяли розвитку балістики.
Закони Ньютона дозволили суттєво просунутися у розумінні природи різних явищ. Однак у 20 столітті стало ясно, що ньютонівська механіка не здатна пояснити рух субатомарних частинок, а також рух віддалених планет. Ейнштейн, Нільс Бор, Гейзенберг розробили модель ненютонової реальності. З'явилися квантова фізика, теорія відносності.
Але жодна з цих теорій не дає пояснення природи реальності за межами світу об'єктів, що підкоряються законам фізики. Ейнштейн наполягав на тому, що реальність не є тривимірною. Він вважав, що з вивченні дійсності необхідно включити четверте вимір - час.
Розум: 5-й вимір?
Але фізична наука навмисно ігнорує явища, які не піддаються математичному опису. З іншого боку, в універсальній філософії всіх древніх традицій здавна визнавалася наявність більш як чотирьох вимірів.
Що можна сказати про розум?
Чи існує світ у нашому розумі чи, навпаки, розум є породженням матеріального світу? Фізики відкидають саму постановку такого питання. Якщо світ існує в умі, то реальність є суб'єктивною. Сенс слів «суб'єктивний» та «об'єктивний» досить складний і не завжди зрозумілий звичайним людям. Це мова філософії, призначена для представників вченої еліти, що живуть у замках зі слонової кістки. Але дивіться: якщо ви суб'єкт, то світ – об'єкт, об'єкт вашого сприйняття за допомогою зору, слуху, дотику, нюху, смаку. Всі ці види сприйняття здійснюються в умі. Вчені-когнітивісти скажуть, що все це відбувається в мозку. Але чи розум у мозку чи мозок існує у нашому умі? Нам радять не ставитись подібними питаннями. Питання існування розуму – табу для університетської науки.
Відповідно до навчання філософської школи логічного позитивізму, ми повинні приймати тільки те, що може бути доведено. Але реальність розуму недоведена: його математичної моделі немає. Мільйони фахівців у галузі інформаційних технологій, починаючи з 1980-х років, використовуючи потужні суперкомп'ютери, інтенсивно працювали над створенням працюючої моделі штучного інтелекту. Реймонд Курцвайль, винахідник систем оптичного розпізнавання тексту і розпізнавання мови, вважає, що настає ера сингулярності, в якій комп'ютери виявляться значно ефективнішими за людину. Тим не менш, функціонування розуму досі не піддається математичної інтерпретації. У той же час, блискучі інтелектуали заперечують існування розуму.
Вважається, що ідеалізм Берклі був спростований давним-давно людиною, яка штовхнула ногою стілець і сказала: «Таким чином я спростовую Берклі». Але де та людина? І де той стілець? спростовувач і його стілець давно зникли, а ідеї Берклі, як і раніше, викликають дебати. Єпископ Берклі поставив запитання, що інтригує: якщо світ недоступний для сприйняття, як він може існувати? Світ існує лише доти, оскільки він доступний у відчуттях. Якщо немає сприйняття, немає і буття. Це вважається крайністю. Проте квантові фізики, вивчаючи поведінку субатомарних частинок, виявили, що наявність спостерігача впливає реальність. Можливо, настав час звернути увагу на ментальний всесвіт. Чи є розум ще одним виміром? З погляду онтології неможливо виключити розум як вимір реальності.
Чи існують інші виміри реальності?
Отже, довжина, ширина та висота дають нам три виміри. Додаючи час, отримуємо ще один вимір. Ментальна реальність становить п'ятий вимір. І когнітивна наука, чи інтелект може вважатися шостим виміром. Нарешті, ментальна реальність і когнітивна реальність насправді є аспектами вищого виміру: свідомості. Таким чином, справжня онтологія має розглядати не лише простір та час. Онтологія повинна також розглядати природу розуму, інтелекту та свідомості.
На жаль, академічна наука навмисно уникає будь-яких експериментів «з присмаком» метафізики. Немає математичної моделі свідомості. Різні сили та енергії, що діють на рівні субатомарних частинок, важко піддаються вивченню. Навіщо ж братися за проблеми, які не мають пояснень?
Фізики займаються вивченням співвідношень між матерією та енергією, природи різних сил, швидкостей об'єктів, що рухаються.
Але чи так просто описати якийсь фізичний об'єкт? Візьмемо, наприклад, бейсбол. Якщо ви знаєте, де стоїть пітчер і з якою швидкістю він кидає м'яч, ви можете точно сказати, коли м'яч досягне рукавички кетчеру. Правильно? Все це пояснював мені викладач фізики у старших класах. Зрозуміло, зовсім не достатньо знати, що пітчер кидає м'яч зі швидкістю 90 миль на годину і що він знаходиться на відстані 90 футів від кетчеру. Потрібно ще взяти до уваги висоту гірки, на якій стоїть пітчер. Далі є ще гравітація. Гравітація впливає напрям швидкості по мірі руху м'яча, випущеного Сенді Куфаксом. Повітря має масу. М'яч, рухаючись крізь повітря, відчуватиме тертя. Потрібна математична формула. Але навіть якщо ми акуратно врахуємо всі змінні, що входять до рівняння руху м'яча, є інша проблема. Земля рухається крізь простір та час. І, як ми знаємо з теорії Ейнштейна, простір та час відносні. Якщо ви можете ідеально обчислити швидкість бейсбольного м'яча, то зможете передбачити результат. Але – де знаходиться Земля? Яке становище кетчера в абсолютних вимірах?
Ще одна проблема – час. Чи існує час? Чи це лише відносна абстрактна сутність, сконструйована людьми для пояснення різних аспектів їхньої фізичної реальності? Проблема полягає в тому, що навіть якщо ви можете відокремити фізичну реальність від свідомості, важко дати абсолютний доказ навіть такого суто об'єктивного явища, як кидок бейсбольного м'яча. Така невизначеність украй ускладнює життя вченим.
Додатком досліджень реальності фізично зазвичай стає та чи інша технологія. Але подумайте: чи завжди технології справді працюють? Насправді наслідки технічного прогресу найчастіше завдають шкоди як людині, і планеті. Тому, хоча метафізичні міркування можуть нервувати нас або, навпаки, заспокоювати, все ж таки має сенс поміркувати над онтологією.
Автор повністю згоден із зауваженням В. Александрова і вважає, що він дуже правильно звернув увагу на певний аспект одного із фундаментальних питань сучасної теоретичної фізики. Проте закони наукової популяризації який завжди дозволяють точно і суворо описувати сучасні теорії простору-часу. Це підтверджує творчість таких видатних вчених, як Хокінг, Каку, Грін, Вілснкін.
Тому, якщо не вважати простодушно, що багатовимірний фізичний простір виходить збільшений на ньому кількості шкільних декартових координат, як це часто зустрічається в літературі, то нам буде потрібна ціла розповідь про те, «звідки взялися» додаткові виміри і як вони використовуються в сучасній фізиці.
Таємниця заповіту Ейнштейна
Існує легенда, ніби незадовго до того, як піти в інший світ зі словами: «Ну, тепер я дізнаюся, як це все влаштовано», великому фізику Альберту Ейнштейну вдалося поєднати в одній формулі всі відомі фізичні поля. Свої викладки геній записав у простий шкільний зошит, який озаглавив «Єдина теорія поля». Геніальний творець нової фізики багато думав над подальшою долею свого епохального відкриття і, зрештою, вирішив, що людство ще не готове до управління простором-часом та подорожі іншими вимірами…
Чутки про «Заповіт Ейнштейна» поширилися відразу після його смерті, причому досі незрозумілі їх джерела. Можливо, це пов'язано з незакінченими роботами вченого, у яких є дивні прогалини та недомовленості. При цьому більшість його біографів впевнені, що якщо «Заповіт Ейнштейна» і існувало, то, швидше за все, він був спалений і розвіяний разом з його прахом над просторами Атлантики згідно з останньою волею генія.
Дивовижний світ Ейнштейна ґрунтується на його теорії відносності, що пов'язує гравітацію з геометрією самого простору-часу. Це можна як еластичну поверхню, де всі тіла утворюють воронки різної форми. Наприклад, у просторове поглиблення нашого світила скочуватимуться всі тіла Сонячної системи, а земна вирва міститиме Місяць, штучні супутники, всі предмети на поверхні і, звичайно ж, нас з вами.
Грандіозний успіх теорії Ейнштейна прийшов після астрономічних відкриттів відхилення променів світла далеких зірок поблизу Сонця. Ще пізніше астрономи зафіксували й дивовижні космічні гравітаційні лінзи. Так вирішилася інтригуюча загадка кратних зображень дуже далеких квазізоряних об'єктів - квазарів. Ближчі галактики спотворюють їх зображення своєю «брижами простору-часу», викликаючи появу таких химерних фігур, як знаменитий «хрест Ейнштейна».
Але й на цьому дива світу Ейнштейна не вичерпуються. Теорія відносності пояснює, як потрапити до інших вимірів!
Для цього доведеться пірнути в бездонні провали космосу у знаменитих чорних дірок. І, хоча вчені досі сперечаються, що ж знаходиться всередині подібних «гравітаційних колапсарів», де матерія ніби провалюється «всередину самої себе», сам Ейнштейн разом зі своїм колегою Натаном Розеном впевнено передбачив, що саме там ховається реальний шлях до інших вимірів. . Їм вдалося побудувати своєрідні математичні переходи між точками проколу простору-часу. «Мостики Ейнштейна Розена» можуть поєднувати дуже далекі частини видимого всесвіту Метагалактики, хоча тут і незрозумілі багато деталей.
Сьогодні фізиків вже не здивуєш новими моделями «червоточин» і «кротових нір», що ведуть, згідно з теорією гравітації Ейнштейна, у незвідане з серцевини чорних дірок. З іншого боку, і сама теорія відносності постійно розвивається. Можливо, невдовзі теоретикам і вдасться поєднати електромагнетизм із гравітацією, втіливши головну мрію великого вченого. На цьому шляху багато надій пов'язується з подальшим розвитком теорії Ейнштейна супергравітацією, що поєднує непорівнянне мікро- і макросвіт.
Грубо кажучи, суть супергравітації і полягає у наявності додаткових вимірів в 11-мірному просторі-часі. Тут відкривається неосяжний простір для фізико-математичних фантазій. Адже, як уже говорилося, теоретично можна зустріти і світи-частинки, і цілі всесвіти, «упаковані» в інші виміри.
Автор цілком представляє обурення багатьох своїх колег, які прочитали останні рядки. На превеликий жаль, більш-менш суворо розповісти про нові теорії простору-часу в одній статті неможливо. Адже математичний апарат теорії груп є надзвичайно важким для популяризації.
Втім, не треба втрачати надію: теорія відносності теж колись вважалася найважчою математичною побудовою, а сьогодні її успішно вивчають у школі.
Загадка прихованих вимірів
Будуючи сучасні теорії інших просторів та вимірів, фізики теоретики якось зустрілися з дуже дивним результатом, опублікованим ще на початку 20-х років. минулого століття професором Кенігсбергського університету Теодором Калуцей.
Цей польсько-німецький фізик від початку оцінив глибокий потенціал, закладений у теорії відносності, і її основі створив ряд оригінальних геометричних конструкцій для різних фізичних нулів. На наступному етапі він сміливо вирішив поєднати геометрію гравітації та електромагнетизму. Зрештою, Калуці вдалося несподівано отримати незвичайно викривлений п'ятивимірний простір-час, що включає і тяжіння, і електромагнітне поле Максвелла.
Довгий час сучасники розглядали побудови Калуци лише як математичну головоломку, що не має аналога у фізичному світі. У 1926 р. за розробку теорії Калуци взявся шведський фізик та математик Оскар Клейн, після чого вона стала відома як теорія Калуци – Клейна.
Ця напівзабута робота свого часу дуже зацікавила Ейнштейна, підштовхнувши його до справи всього життя — пошуку Єдиної теорії поля. На превеликий жаль, він так і не зміг просунутися цим шляхом, оскільки не зміг вписати в свої побудови існування елементарних частинок. Минуло півстоліття, поки ідеї Калуци не зацікавили сучасних творців Теорії Усього (так фізики називають єдину теорію всіх відомих частинок та сил). Ось тут і виникла ідея реального багатовимірного простору, де геометрія пов'язує всі існуючі фізичні поля.
Природно, що тут виникає очевидне питання: а як же проявляються додаткові просторові виміри в навколишньому Світі? Відповіддю є один термін – компактифікація. Це означає, що кожен «зайвий» вимір понад трьох відомих згорнутий на зразок пружинки на надмікроскопічних масштабах. Тут з'являється разючий «ландшафт» теорії струменя, де найдрібніші матеріальні об'єкти мають вигляд не звичних точок, а протяжних структур. Вагаючись як звичайні струни, вони породжують спектр всіх відомих елементарних частинок.
Ось так у наш світ входять «звичайні» багатовимірні розмірності, настільки улюблені не тільки фізиками-теоретиками, а й письменниками-фантастами. Чи можна їх якось побачити? Чи хоча б опосередковано відчути присутність цих глибин мікрокосмосу?
Розрахунки показують, що для цього потрібні абсолютно неймовірні енергії, а прискорювач частинок вивчення цієї проблеми займе всю Сонячну систему. Проте вчені не сумують і шукають нові шляхи в багатовимірний простір. Це можуть бути і якісь ще не відомі космічні явища, і нові ефекти на наступному поколінні БАКа.
Гілки метавсесвітів
Теоретичні конструкції багатовимірних світів стали звичні серед математиків ще 20-х гг. минулого століття, проте фізики від початку ставилися до них з великою упередженням. Адже достатньо додати зайвий вимір, і планети почнуть зриватися зі своїх орбіт, а матерія стане нестабільною, розсипаючись на окремі атоми. Все це чудово описано у книзі видного наукового історика та популяризатора Г.Є. Гореліка, яка так і називається «Чому простір тривимірний?». Безліч блискучих художньо-популярних ілюстрацій зі світу багатьох вимірів можна знайти й у математика М. Гарднера. Ці книжки як глибоко науково аналізують розмірність нашого Світу, а й розглядають альтернативні варіанти, у яких знайшлося б місця нс лише людині, по і взагалі білкового життя.
Однак набагато частіше зустрічаються твори, в яких багатовимірні світи практично нічим не відрізняються від нашого чотиривимірного Всесвіту, тільки містять більшу кількість координат. З цього приводу видатний американський фізик, нобелівський лауреат Стівен Вайнберг якось зауважив, що це нагадує позицію уфологів, які в переважній більшості впевнені, що в контакті з інопланетянами ми обов'язково зіткнемося якщо й не зеленими чоловічками з літаючих тарілок. схожим на жуків або восьминогів.
З розмірністю нашого Всесвіту пов'язана і ще одна давня проблема, яку розглядають ще з античних часів: з яких мінімальних частинок складається простір і час? Найменші осередки простору-часу можна зустріти і в теоріях квантової супергравітації, і в суперструнних моделях. Всі вони розташовуються в просторі інших вимірах, що чимось нагадує полотнище тканини, зіткане з струнних волокон. При цьому теоретики заздалегідь розсудливо застерігають, що ці надзвичайно малі об'єкти є принципово не спостережуваними і можуть тільки проявляти себе при надвисоких енергіях.
Ведучий суперструнний теоретик Хуан Малдасея нещодавно афористично зауважив, що сучасні фізики живуть у передчутті дива, коли якийсь несподіваний експеримент іди навіть космічне спостереження підтвердить, що скелет Всесвіту містить додаткові кістки невидимих розмірностей.
У цьому випадку нам слід лише запастися терпінням.
Загадки простору-часу
Треба зауважити, журналісти і письменники давно вже помітили плутанину, що панує в теоріях фізиків. Так, поширеною думкою в літературному навколонауковому середовищі є те, що будь-які мислимі дива та перетворення є справою рук прибульців з інших вимірів. Ще далі заходять сучасні маги та екстрасенси. Всерйоз вважають, що й паранормальні фокуси пояснюються простором інший реальності. Цілком природно, що й «модна» теоретична концепція множинного Світобудови — Мультиверс тісно пов'язана з багатовимірними варіантами узагальнення суперструн в т.п. "М-теорії".
Ідея існування інших вимірів та паралельних світів далеко не нова. На цю тему є багато різної інформації, де автори у своїх статтях намагаються відповісти, мабуть, на низку основних питань: чи існують інші виміри? хто там мешкає? і чи можна туди потрапити? Зрозуміло, що сьогодні вже ніхто не сумнівається у їхньому існуванні. Навіть видні вчені не виключають можливості того, що інші виміри реальні. Однак, як би багато не писалося і не пояснювалося, треба визнати той факт, що насправді про них ми до ладу нічого не знаємо. Досі між вченими точаться суперечки, скільки ж насправді існує вимірів. Наводяться різні цифри: 8, 16 і навіть 32. Не можуть дійти єдиної думки і щодо нашого найближчого “сусіда” — 4-мірного вимірювання. Одні стверджують, що починаючи з нього, однією з визначальних цей вимір є час. Інші, зіставляючи з аналогом нашого 3-х мірного світу, вважають, що крім довжини, ширини і висоти, у 4-х мірному світі є визначальна величина не час, а просто якась невідома нам складова.
Звичайно, про паралельні світи отримано більше інформації та переважно тому, що всі вони знаходяться у рідному нам 3-мірному вимірі. До того ж люди, які відвідували ці світи (щодо цього є безліч історій та доказів) також зробили певний внесок.
Інша справа з іншими вимірами (багатомірними світами), які вкрай складні для нашого розуміння. Тут немає жодного свідка, який побував там (хоча, мабуть, є, але про це трохи пізніше) щоб донести до нас хоч якусь інформацію. Зрозуміло, хто б там не жив, вони набагато перевершують нас у розумовому розвитку. А якщо врахувати, що починаючи з 4-го виміру (?) і вище є тимчасова складова, то це означає, що їм підвладний час.
Це все одно, що порівнювати людей із істотами, що живуть у другому вимірі, або як їх ще називають – “плоскарями” (від слова “площина”). Вони навіть не підозрюють існування такого поняття як висота і як наслідок, не можуть описати наш простір. Для нас площина, це звичайне явище. Ми постійно стикаємося з нею у повсякденному житті. Обчислити периметр, площу, знайти координати точки і так далі не становить складності навіть для звичайного школяра, тоді як зрозуміти багатовимірні світи поки що нам не під силу.
А чи існує зв'язок між усіма цими світами? Можливо, і існує. Розберемо один елементарний приклад. Як вже було зазначено, істотам, що живуть у другому вимірі не під силу зрозуміти наш тривимірний світ. Уявіть, що ви проткнули їхній 2-мірний світ (аркуш паперу) звичайним олівцем. Що тоді побачить мешканець плоского світу? А побачить він з дірку, що нічого з'явилася, в його 2-х мірному просторі, тоді як олівець для них залишиться невидимий.
У нашому просторі також вистачає подібних загадок. Наприклад, взяти кульову блискавку, яка з'являється нізвідки і зникає в нікуди. Інший приклад - чорна дірка, яка як пилосос засмоктує все те, що знаходиться в її зоні досяжності. Чи не правда, цей приклад схожий на приклад з олівцем? Тому можна припустити, що це й низка інших загадкових явищ, можливо, справді якось пов'язані з іншими вимірами.
То чи зможуть люди відвідувати ці світи? Теоретично можна потрапити в будь-яке існуюче вимір відмінне від нашого, за винятком двомірного. Логіка диктує, що у світі більшого простору завжди знайдеться місце для меншого. Цю думку можна висловити інакше: чим більше двері, тим легше в неї увійти і вийти і таке вже мало місце. Йдеться про гучний Філадельфійський експеримент, у якому фігурують імена геніальних вчених Альберта Ейнштейна та Ніколи Тесли. Тоді за участю есмінця "Елдрідж" було вирішено провести вкрай незвичайний експеримент, який полягав у створенні "корабля-невидимки", огорнувши корабель в електромагнітний "кокон". Але щось пішло не так і ”Елдрідж” замість того, щоб просто втекти від всевидящих променів радара, як припускають дослідники, під час свого зникнення побував в іншому вимірі.
Наслідки експерименту були жахливими: на есмінці бракувало частин його корпусу, і з його командою сталася справжня трагедія. Багато хто з них отримав опіки невідомого походження. Інші або загинули, або збожеволіли.
Але сьогодні отримані опіки пояснити можна потужним НВЧ випромінюванням, а ось причина, за якою