Háromdimenziós univerzumban élünk, három térbeli dimenzióval és egy további idővel. Két tudóscsoport kísérletei azonban azt mutatták, hogy a negyedik térbeli dimenzió valóban lehetséges, és nem korlátozódik az egyszerű felfelé és lefelé, balra és jobbra mutató irányokra, valamint előre és hátra is.
Azonnal figyelembe kell venni, hogy ezek a következtetések ellentmondásban vannak a közismert fizikai törvényekkel, nagyon összetett számításokon, részben elméleti kísérleteken és a kvantummechanika törvényeit használva alapultak.
Két speciálisan létrehozott kétdimenziós közeg megfigyelésének eredményeinek összehasonlításával az Európából és az Egyesült Államokból származó két független tudóscsoport talált utat a negyedik térbeli dimenzióba, létrehozva az úgynevezett kvantum Hall hatást - egy kétdimenziós gáz vezetőképességének jelensége alacsony hőmérsékleten erős mágneses mezőkben.
„Fizikailag nincs négydimenziós tér, de alacsony dimenziós rendszerrel elérhetjük a 4-dimenziós kvantum Hall-effektust, mivel a nagydimenziós rendszert komplex szerkezete kódolja” - mondja Makael Rechtsman, a Pennsylvaniai Egyetem professzora.
"Lehet, hogy fel tudunk lépni egy új fizikával egy magasabb dimenzióban, majd létrehozhatunk olyan eszközöket, amelyeknek ez az előnye az alacsonyabb dimenziókban van."
Más szavakkal, a 3D objektumok 2D árnyékokat vetnek fel, amelyekből kitalálni lehet ezen objektumok alakját. Megfigyelve néhány valódi fizikai háromdimenziós rendszert, megérthetünk valamit azok négydimenziós természetéről, mivel a fizikusok szerint a háromdimenziós tárgyak lehetnek négydimenziós objektumok árnyékai, amelyek alacsonyabb dimenziókban jelennek meg. Mindez új alapvető felfedezésekhez vezethet a tudományban.
A nagyon kifinomult számításoknak köszönhetően, amelyekért a Nobel-díjat 2016-ban ítélték oda, most már tudjuk, hogy a kvantum Hall effektus egy negyedik dimenzió létezését jelzi az űrben. A fizikusok két csoportjának legutóbbi kísérletei, amelyeket a Nature folyóiratban publikáltak, példákat mutatnak a negyedik dimenzió lehetséges hatásaira.
Az európai tudósok csapata az atomokat az abszolút nullához közel hűti és lézereket alkalmazott kétdimenziós rácsba. Egy kvantum "szivattyú" alkalmazásával a csapdába eső atomok gerjesztésére a fizikusok észrevették a mozgás kis változásait, amelyek megfelelnek a 4D kvantum Hall effektus megnyilvánulásainak, jelezve, hogy ez a negyedik dimenzió elérhető.
Promóciós videó:
Az amerikai fizikusok is lézereket használtak, de az üvegtömbön áthaladó fény szabályozására. Az elektromos mező töltött részecskékre gyakorolt hatásának szimulálásával a tudósok megfigyelték a 4D kvantum Hall effektus hatásait is.
A tudósok szerint mindkét kísérlet tökéletesen kiegészíti egymást.
Természetesen nincs fizikai hozzáférésünk ebbe a négydimenziós világba (mivel csapdába esünk a háromdimenziós térben), ám a tudósok úgy vélik, hogy a kvantummechanika segítségével többet megtudhatunk a négydimenziós térről és kibővíthetjük az univerzum korlátozott ismereteit.
Az érthetőség kedvéért javasoljuk, hogy nézze meg az alábbi videót. Megmutatja, hogy egy 2D-s platformer szereplője hirtelen egy 3D-világba kerül. Szempontunk szerint úgy tűnik számunkra, hogy még mindig kétdimenziós világban vagyunk, de amint benne mozogunk, a tér némi torzulásait látjuk, mivel a háromdimenziós világ a kétdimenziós síkon fekszik. A tudósok hasonló torzulásokat láttak a fentebb leírt kísérletekben. Ők jelezték egy négydimenziós tér létezését, amelyet fizikailag nem látunk, de amelynek hatásai a háromdimenziós síkon vannak.
Annak ellenére, hogy fizikailag nem juthatunk be négydimenziós térbe, bizonyítékokat kaptunk annak létezéséről és világosabb képet arról, hogyan működik. A tudósok viszont ezen megfigyelések eredményeit kívánják felhasználni részletesebb elemzésre. Ki tudja, talán egy további munka során képesek lesznek más felfedezéseket feltenni.
Nikolay Khizhnyak