מהו הממד החמישי?

לממד החמישי יש שתי הגדרות: הראשונה היא שזה שם של קבוצת פופ-ווקאל משנת 1969. השני, שהוצג על ידי הפיזיקאי השוודי אוסקר קליין, הוא שמדובר בממד שלא נראה על ידי בני האדם כוחות הכבידה והאלקטרומגנטיות מתאחדים כדי ליצור תיאוריה פשוטה אך חיננית של היסוד כוחות. כיום, מדענים משתמשים ב -10 ממדים ותיאוריית המיתרים כדי להסביר היכן הכבידה והאור מהספקטרום האלקטרומגנטי נפגשים.

כדי להתמודד עם הממד החמישי, התחל בתורת היחסות המיוחדת של איינשטיין. איינשטיין הציע כי חוקי הפיזיקה יהיו עקביים עבור משקיפים שאינם מאיצים, לא משנה היכן הם נמצאים במרחב, שכן מסגרות ייחוס מוחלטות אינן קיימות. התיאוריה של איינשטיין קבעה כי מהירות הישות, או המומנטום שלה, ניתנת למדידה רק ביחס למשהו אחר, ו שנית שמהירות האור היא קבועה בוואקום, ללא קשר לאדם המודד אותה ולמהירות בה האדם נוסע. החלק השלישי של המשוואה הוא ששום דבר לא הולך מהר יותר מאור בניגוד לחוקי הכבידה של ניוטון. כדי שזה יעבוד, איינשטיין נזקק לממד הרביעי שנקרא מרחב-זמן. הוא ביטא את התיאוריה שלו באמצעות המשוואה המתמטית המפורסמת:

מכיוון שאור, או אנרגיה, בתיאוריה של איינשטיין מקורם באינטראקציות של הכוח האלקטרומגנטי, מדענים חיפשו מעל 100 שנים לדרכים לאחד אנרגיה או אור מהכוח האלקטרומגנטי עם שלושת הכוחות האחרים, שהם כוחות גרעיניים חזקים וחלשים כוח משיכה. שתי תיאוריות, שפותחו באופן עצמאי והוצעו על ידי המתמטיקאי הגרמני תיאודור קלוזה והשוודית הפיזיקאי אוסקר קליין הציע אפשרות למימד חמישי שבו אלקטרומגנטיות וכוח משיכה לאחד.

קליין העלה את הרעיון שהמימד החמישי אינו נראה לעין האנושית, שכן הוא זעיר ומתכרבל על עצמו כמו חיידק גלולות שמתגלגל באיום. איינשטיין ועוזריו, ולנטיין ברגמן ופיטר ברגמן, בתחילת שנות השלושים והארבעים ניסו ללא הצלחה לקשור את הממד הרביעי בתורת איינשטיין למימד פיזי נוסף, החמישי, לשלב אלקטרומגנטיות.

תורת היחסות של איינשטיין העלתה למעשה כי מרחב-זמן הופך לעיוות, מורגש ככבידה, על ידי עצמים גדולים כמו כדור הארץ. הוא הציב את מדידת גלי הכבידה ואת האפשרות לחורים שחורים, אם כי בילה את שנותיו האחרונות מנסה להפריך את הרעיון של חורים שחורים, שאותם אישרו המדענים לבסוף כמציאותיים בשנת 1971, עשרות שנים אחרי איינשטיין מוות. אך 100 שנה לאחר שפרסם לראשונה את תורת היחסות שלו, מדענים אישרו גם את קיומם של גלי הכבידה בספטמבר 2015, כאשר מדענים ממצפה הכבידה-גל הכבידה בלייזר אינטרפרומטר זיהה ונמדד לראשונה גלי כבידה שגלשו דרך החלל כששני חורים שחורים הצטרף.

מדענים עדיין לא מסכימים כמה ממדים באמת קיימים. יש האומרים שש, יש אומרים 10, ואחרים אומרים אינסוף או עד אינסוף. תורת המיתרים גורסת כי כל דבר ביקום זה הוא ביטוי של אובייקט יחיד - מחרוזת זעירה. האופן שבו הוא רוטט קובע אם זה פוטון או אלקטרון, והכל הוא חלק מתפיסה אחידה אחת. מכיוון שלא מספיק סטיות יכולות להסביר את כל החלקיקים והכוחות ביקום, תורת המיתרים דורשת לפחות שישה ממדים נוספים בנוסף לארבעה הידועים. מימדים אלה מגיעים בשני סוגים: אלה שניתן לראות ואלה זעירים ומכורבלים, כמו קליין שהוצב במקור, הקיימים ברמה מיקרוסקופית.