Piąty wymiar ma dwie definicje: pierwsza to nazwa grupy popowo-wokalnej z 1969 roku. Po drugie, wysunięte przez szwedzkiego fizyka Oskara Kleina, jest to wymiar niewidzialny przez ludzi, w którym siły grawitacji i elektromagnetyzmu łączą się, aby stworzyć prostą, ale pełną wdzięku teorię podstaw siły. Dzisiaj naukowcy wykorzystują 10 wymiarów i teorię strun, aby wyjaśnić, gdzie spotykają się grawitacja i światło z widma elektromagnetycznego.
Po pierwsze, teoria względności
Aby zrozumieć piąty wymiar, zacznij od specjalnej teorii względności Einsteina. Einstein zaproponował, że prawa fizyki są spójne dla obserwatorów bez przyspieszania, niezależnie od tego, gdzie się znajdują w przestrzeni, ponieważ absolutne układy odniesienia nie istnieją. Teoria Einsteina głosiła, że prędkość jednostki lub jej pęd jest mierzalna tylko w odniesieniu do czegoś innego, oraz po drugie, że prędkość światła jest stała w próżni, niezależnie od osoby, która ją mierzy i prędkości, z jaką dana osoba podróże. Trzecia część równania mówi, że nic nie porusza się szybciej niż światło, w przeciwieństwie do praw grawitacji Newtona. Aby to zadziałało, Einstein potrzebował czwartego wymiaru zwanego czasoprzestrzenią. Wyraził swoją teorię za pomocą słynnego równania matematycznego:
E=mc^2
Teorie piątego wymiaru
Ponieważ światło lub energia w teorii Einsteina pochodzi z interakcji siły elektromagnetycznej, naukowcy przeszukali ponad 100 lat na sposoby połączenia energii lub światła z siły elektromagnetycznej z pozostałymi trzema siłami, które są silnymi i słabymi siłami jądrowymi i powaga. Dwie teorie, niezależnie opracowane i zaproponowane przez niemieckiego matematyka Theodora Kaluzę i Swedish fizyk Oskar Klein zasugerował możliwość piątego wymiaru, w którym elektromagnetyzm i grawitacja ujednolicić.
Niewidoczne gołym okiem
Klein wpadła na pomysł, że piąty wymiar jest niewidoczny dla ludzkiego oka, ponieważ jest malutki i zwija się jak pigułka zwijana pod groźbą. Einstein i jego asystenci, Valentine Bargmann i Peter Bergmann, na początku lat 30. i 40. próbowali bezskutecznie powiązać czwarty wymiar w teorii Einsteina z dodatkowym wymiarem fizycznym, piątym, aby włączyć elektromagnetyzm.
Grawitacja i jej skutki
Teoria względności Einsteina zasadniczo sugerowała, że czasoprzestrzeń zostaje wypaczona, odczuwana jako grawitacja, przez duże obiekty, takie jak Ziemia. Postulował pomiar fal grawitacyjnych i możliwość występowania czarnych dziur, chociaż spędził swoje późniejsze lata próbując obalić ideę czarnych dziur, którą naukowcy ostatecznie potwierdzili jako rzeczywistą w 1971 roku, dekady po Einsteinie śmierć. Ale 100 lat po tym, jak po raz pierwszy opublikował swoją teorię względności, naukowcy potwierdzili również istnienie fal grawitacyjnych we wrześniu 2015 roku, kiedy naukowcy z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory po raz pierwszy wykrył i zmierzył fale grawitacyjne, które falowały w przestrzeni, gdy dwie czarne dziury Dołączył.
Wtedy było ich 10 – lub więcej
Naukowcy wciąż nie są zgodni co do tego, ile wymiarów naprawdę istnieje. Jedni mówią, że sześć, inni 10, a jeszcze inni ad infinitum lub w nieskończoność. Teoria strun zakłada, że absolutnie wszystko w tym wszechświecie jest przejawem jednego obiektu – maleńkiej struny. Sposób, w jaki wibruje, określa, czy jest to foton, czy elektron, a wszystko jest częścią jednej zunifikowanej koncepcji. Ponieważ niewystarczająca liczba odchyleń może wyjaśnić wszystkie cząstki i siły we wszechświecie, teoria strun wymaga co najmniej sześciu dodatkowych wymiarów oprócz znanych czterech. Wymiary te występują w dwóch rodzajach: te, które można zobaczyć, oraz te, które są małe i zwinięte, jak początkowo zakładał Klein, istniejące na poziomie mikroskopowym.