Cos'è la quinta dimensione?

La quinta dimensione ha due definizioni: la prima è che è un nome di un gruppo vocale pop del 1969. La seconda, postulata dal fisico svedese Oskar Klein, è che si tratta di una dimensione invisibile agli umani in cui il le forze di gravità e l'elettromagnetismo si uniscono per creare una teoria semplice ma graziosa dei fondamentali forze. Oggi gli scienziati usano 10 dimensioni e la teoria delle stringhe per spiegare dove si incontrano la gravità e la luce dello spettro elettromagnetico.

Per capire la quinta dimensione, inizia con la teoria della relatività speciale di Einstein. Einstein propose che le leggi della fisica fossero coerenti per gli osservatori non acceleranti, non importa dove si trovassero nello spazio, poiché non esistono sistemi di riferimento assoluti. La teoria di Einstein affermava che la velocità di un'entità, o il suo momento, è misurabile solo in relazione a qualcos'altro, e in secondo luogo che la velocità della luce è una costante nel vuoto, indipendentemente dalla persona che la misura e dalla velocità con cui la persona viaggi. La terza parte dell'equazione è che nulla va più veloce della luce in contrasto con le leggi gravitazionali di Newton. Per farlo funzionare, Einstein aveva bisogno della quarta dimensione chiamata spazio-tempo. Ha espresso la sua teoria usando la famosa equazione matematica:

Poiché la luce, o energia, nella teoria di Einstein deriva dalle interazioni della forza elettromagnetica, gli scienziati hanno cercato oltre 100 anni per i modi per unire l'energia o la luce dalla forza elettromagnetica con le altre tre forze, che sono forze nucleari forti e deboli e gravità. Due teorie, sviluppate e proposte indipendentemente dal matematico tedesco Theodor Kaluza e dallo svedese il fisico Oskar Klein ha suggerito la possibilità di una quinta dimensione in cui l'elettromagnetismo e la gravità unificare.

Klein ha avuto l'idea che la quinta dimensione sia invisibile all'occhio umano, poiché è minuscola e si arrotola su se stessa come un insetto della pillola si arrotola sotto minaccia. Einstein e i suoi assistenti, Valentine Bargmann e Peter Bergmann, durante i primi anni '30 e '40 tentarono senza successo legare la quarta dimensione nella teoria di Einstein a una dimensione fisica extra, la quinta, da incorporare elettromagnetismo.

La teoria della relatività di Einstein suggeriva essenzialmente che lo spazio-tempo viene deformato, percepito come gravità, da oggetti grandi come la Terra. Ha postulato la misurazione delle onde gravitazionali e la possibilità di buchi neri, anche se ha trascorso i suoi ultimi anni cercando di confutare l'idea dei buchi neri, che gli scienziati hanno finalmente confermato come reali nel 1971, decenni dopo quella di Einstein Morte. Ma 100 anni dopo aver pubblicato per la prima volta la sua teoria della relatività, gli scienziati hanno anche confermato l'esistenza delle onde gravitazionali nel settembre 2015, quando gli scienziati dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ha rilevato e misurato per la prima volta le onde gravitazionali che si sono propagate nello spazio quando due buchi neri Iscritto.

Gli scienziati non sono ancora d'accordo su quante dimensioni esistono veramente. Alcuni dicono sei, alcuni dicono 10 e altri dicono all'infinito o all'infinito. La teoria delle stringhe postula che assolutamente tutto in questo universo è una manifestazione di un singolo oggetto: una stringa minuscola. Il modo in cui vibra determina se si tratta di un fotone o di un elettrone, e tutto fa parte di un unico concetto unificato. Poiché non bastano deviazioni in grado di spiegare tutte le particelle e le forze nell'universo, la teoria delle stringhe richiede almeno sei dimensioni aggiuntive oltre alle quattro note. Queste dimensioni sono di due tipi: quelle che puoi vedere e quelle che sono minuscole e accartocciate, come ipotizzava originariamente Klein, esistenti a livello microscopico.