Vad är den femte dimensionen?

Den femte dimensionen har två definitioner: den första är att det är namnet på en pop-sånggrupp från 1969. Den andra, som den svenska fysikern Oskar Klein framhåller, är att den är en dimension som människor inte ser tyngdkrafter och elektromagnetism förenas för att skapa en enkel men graciös teori om det grundläggande krafter. Idag använder forskare 10 dimensioner och strängteori för att förklara var gravitation och ljus från det elektromagnetiska spektrumet möts.

För att ta hand om den femte dimensionen, börja med Einsteins speciella relativitetsteori. Einstein föreslog att fysikens lagar är konsekventa för icke-accelererande observatörer, oavsett var i rymden de är, eftersom absoluta referensramar inte finns. Einsteins teori hävdade att en enhets hastighet, eller dess momentum, endast är mätbar i förhållande till något annat, och för det andra att ljusets hastighet är konstant i ett vakuum, oavsett vilken person som mäter det och den hastighet med vilken personen resor. Den tredje delen av ekvationen är att ingenting går snabbare än ljus i motsats till Newtons gravitationella lagar. För att få det att fungera behövde Einstein den fjärde dimensionen kallad rymdtid. Han uttryckte sin teori med den berömda matematiska ekvationen:

Eftersom ljus eller energi i Einsteins teori kommer från interaktioner mellan den elektromagnetiska kraften har forskare letat efter över 100 år för sätt att förena energi eller ljus från den elektromagnetiska kraften med de andra tre krafterna, som är starka och svaga kärnkrafter och allvar. Två teorier, oberoende utvecklade och föreslagna av den tyska matematikern Theodor Kaluza och svenska fysiker Oskar Klein föreslog möjligheten till en femte dimension där elektromagnetism och gravitation förena.

Klein kom på tanken att den femte dimensionen är osynlig för det mänskliga ögat, eftersom den är liten och krullar sig på sig själv som ett pillerfel rullar upp under hot. Einstein och hans assistenter, Valentine Bargmann och Peter Bergmann, försökte framgångsrikt under början av 1930- och 1940-talet att knyta den fjärde dimensionen i Einsteins teori till en extra fysisk dimension, den femte, att införliva elektromagnetism.

Einsteins relativitetsteori föreslog i huvudsak att rymdtid förvrängdes, kändes som tyngdkraften, av stora föremål som jorden. Han ställde mätningen av gravitationella vågor och möjligheten till svarta hål, även om han tillbringade sina senare år försöker motbevisa idén om svarta hål, som forskare äntligen bekräftade som verkliga 1971, årtionden efter Einsteins död. Men 100 år efter att han först publicerade sin relativitetsteori bekräftade forskare också förekomsten av gravitationsvågor i september 2015, när forskare från Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory upptäckte och mätte först gravitationsvågor som krusade genom rymden när två svarta hål gick med.

Forskare är fortfarande inte överens om hur många dimensioner som verkligen finns. Vissa säger sex, andra säger 10 och andra säger oändligt eller oändligt. Strängteori antar att absolut allt i detta universum är en manifestation av ett enda objekt - en liten sträng. Sättet det vibrerar avgör om det är en foton eller en elektron, och allt är en del av ett enda enhetligt koncept. Eftersom inte tillräckligt med avvikelser kan ta hänsyn till alla partiklar och krafter i universum, kräver strängteori minst sex ytterligare dimensioner utöver de kända fyra. Dessa dimensioner finns i två typer: de som du kan se och de som är små och upprullade, som Klein ursprungligen placerade, existerande på mikroskopisk nivå.