Το Σύμπαν προτιμά 3 και 7 χωρικές διαστάσεις

Πηγή: University of Washington, 28 Σεπτεμβρίου 2005

Επιστήμονες που προσπαθούν να κατανοήσουν τη φύση του σύμπαντος έχουν αναπτύξει μερικές ενδιαφέρουσες θεωρίες που προτείνουν ότι υπάρχουν περισσότερες διαστάσεις οι οποίες συστρέφονται μέσα στις τρεις που αντιλαμβανόμαστε. Τον τελευταίο καιρό δύο ερευνητές ανέπτυξαν μαθηματικές σχέσεις για να υπολογίσουν με ποιο τρόπο το σύμπαν θα μπορούσε να σχηματιστεί μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, και διαπίστωσαν ότι ευνοούνται οι τρεις και επτά διαστάσεις. Όμως σε έναν Κόσμο επτά διαστάσεων, η βαρύτητα θα ελαττωνόταν τόσο πολύ με την απόσταση που οι πλανήτες θα είχαν δυσκολία να σχηματίσουν σταθερές τροχιές γύρω από τα αστέρια.

Οι φυσικοί της θεωρίας χορδών βλέπουν τον Κόσμο μας ως μια μυστηριώδη θέση με τουλάχιστον εννέα χωρικές διαστάσεις, οι έξι από αυτές κρύβονται από μας και πιθανά τυλίγονται με έναν τρόπο που να μην είναι ανιχνεύσιμες. Η μεγάλη ερώτηση είναι γιατί παρατηρούμε τον Κόσμο σε μόνο τρεις χωρικές διαστάσεις αντί τεσσάρων, ή έξι, ή εννέα.

Δύο θεωρητικοί ερευνητές λοιπόν από το πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον και του Χάρβαρντ νομίζουν ότι έχουν βρει την απάντηση. Πιστεύουν ότι ο τρόπος που το Σύμπαν ξεκίνησε και από τότε αραιώνεται συνεχώς καθώς διαστέλλεται, -- αυτό το ονομάζουν αρχή της χαλάρωσης -- ευνόησαν τον σχηματισμό τριών - και επτά διαστάσεων. Αυτό όμως που αντιλαμβανόμαστε έχει τρεις διαστάσεις.

"Αυτό βγαίνει όταν κάνουμε τις κατάλληλες μαθηματικές πράξεις", λέει ο Andreas Karch, βοηθός καθηγητή  της φυσικής του πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον και επικεφαλής μιας νέας εργασίας που περιγράφει τη θεωρία.

Ο Karch και η συνεργάτης του, Lisa Randall, μια καθηγήτρια της φυσικής στο Χάρβαρντ, ανέπτυξαν ένα μοντέλο για το πώς διευθετήθηκε σωστά το σύμπαν αφότου ξεκίνησε η Μεγάλη Έκρηξη, και έπειτα παρατήρησαν πώς εξελίχθηκε καθώς αυτό επεκτάθηκε και αραίωσε. Οι μόνες υποθέσεις που έκαναν ήταν ότι άρχισε με μια γενικά ομαλή διαμόρφωση, με πολυάριθμες δομές -- που τις ονομάζουν βράνες (branes) -- που όμως υπήρξαν σε διάφορες χωρικές διαστάσεις από ένα έως εννέα, όλες τους μεγάλες και καμία δεν συστρεφόταν ή τυλιγόταν. 

Οι ερευνητές επέτρεψαν στον Κόσμο τους να εξελιχθεί φυσικά, χωρίς παραγωγή οποιωνδήποτε πρόσθετων υποθέσεων. Διαπίστωσαν δε ότι όπως οι βράνες αραίωναν, αυτές που επέζησαν εμφάνιζαν τρεις ή επτά διαστάσεις. Στον Κόσμο μας, οτιδήποτε που βλέπουμε και δοκιμάζουμε με τις εμπειρίες μας είναι κολλημένα σε μία από αυτές τις βράνες, και για να οδηγηθούμε σε έναν τρισδιάστατο κόσμο οι βράνες πρέπει να είναι κι αυτές τρισδιάστατες.

Άλλες πραγματικότητες, είτε τρεις ή επτά διαστάσεις, θα μπορούσαν να είναι κρυμμένες από την αντίληψή μας στον Κόσμο, εξηγεί ο Karch.

"Υπάρχουν περιοχές που αισθάνονται τρισδιάστατες. Υπάρχουν περιοχές που έχουν την αίσθηση των 5 διαστάσεων ή άλλες με 9 διαστάσεις. Αυτές οι πρόσθετες διαστάσεις είναι απείρως μεγάλες. Συμβαίνει απλώς να βρισκόμαστε σε μια θέση που αισθάνεται ότι είναι τρισδιάστατη σε μας", συνέχισε.

Στον κόσμο μας, οι δυνάμεις όπως ο ηλεκτρομαγνητισμός αναγνωρίζουν μόνο τρεις διαστάσεις και συμπεριφέρονται σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής που ξέρουμε, η δύναμή τους να μικραίνει με την απόσταση. Η βαρύτητα, εντούτοις, διαπερνά όλες τις διαστάσεις, ακόμη και αυτές που δεν αναγνωρίζονται στον κόσμο μας, λένε οι Karch και Randall. Αλλά πιστεύουν ότι η δύναμη της βαρύτητας είναι περιορισμένη και, με μία επτά διαστάσεων βράνη, η βαρύτητα θα μίκραινε πολύ γρηγορότερα ανάλογα με την απόσταση από ότι συμβαίνει στον τρισδιάστατο κόσμο μας.

"Ξέρουμε ότι υπάρχει κόσμος που ζει στην τρισδιάστατη βράνη μας. Σε αυτήν την περίπτωση υποθέτουμε ότι υπάρχουν άνθρωποι κάπου εδώ κοντά που ζουν σε μία επταδιάστατη βράνη. Οι άνθρωποι σε μια τριδιάστατη βράνη θα είχαν έναν πολύ πιο ενδιαφέροντα κόσμο, με πιο σύνθετες δομές", τονίζει ο Karch.

Με τη βαρύτητα να μικραίνει γρήγορα με την απόσταση, ένας κόσμος επταδιάστατος δεν θα είχε πλανήτες με σταθερές τροχιές γύρω από τον ήλιό τους, λέει ο Karch.

"Δεν είμαι ακριβώς βέβαιος με τι θα έμοιαζε ένας τέτοιος κόσμος με μια τέτοια περιορισμένου χώρου βαρύτητα, συνήθως επειδή είναι πάντα δύσκολο να φανταστεί κάποιος πώς θα αναπτυσσόταν η ζωή κάτω από απολύτως διαφορετικές περιστάσεις", δηλώνει ο ίδιος. "Αλλά εν πάση περιπτώσει, τα πλανητικά συστήματα όπως τα ξέρουμε δεν θα σχηματίζονταν. Η δυνατότητα των σταθερών τροχιών είναι αυτό που κάνει τον τρισδιάστατο κόσμο πιο ενδιαφέρον".

Ο Karch τέλος συμπλήρωσε πως ελπίζουν ότι η εργασία τους αυτή θα προκαλέσει την επιστημονική κοινότητα ώστε να ψάξει να βρει πολλές ερωτήσεις που περιέχονται στη θεωρία χορδών, τις πρόσθετες διαστάσεις και την εξέλιξη του σύμπαντος.

Οι Karch και Randall θα δημοσιεύσουν την εργασία τους στο Physical Review Letters.