ทฤษฎีซูเปอร์สตริง: ทุกสิ่งมีอยู่ใน 11 มิติหรือไม่?

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

คุณคงเคยได้ยินว่าทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในยุคของเรา ทฤษฎีสตริง เกี่ยวข้องกับมิติข้อมูลมากกว่าสามัญสำนึกมากมาย

ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดสำหรับนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีคือการรวมปฏิสัมพันธ์พื้นฐานทั้งหมด (แรงโน้มถ่วง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อ่อนแอ และแรง) เข้าด้วยกันเป็นทฤษฎีเดียวได้อย่างไร ทฤษฎี Superstring อ้างว่าเป็นทฤษฎีของทุกสิ่ง

แต่ปรากฎว่าจำนวนมิติที่สะดวกที่สุดที่จำเป็นสำหรับทฤษฎีนี้ในการทำงานคือสิบ (เก้ามิติเป็นแบบเชิงพื้นที่และอีกมิติหนึ่งเป็นแบบชั่วคราว)! หากมีการวัดมากหรือน้อย สมการทางคณิตศาสตร์จะให้ผลลัพธ์ที่ไม่ลงตัวซึ่งมีค่าเป็นอนันต์ นั่นคือ ภาวะเอกฐาน

ขั้นต่อไปในการพัฒนาทฤษฎี superstring - M-theory - ได้นับสิบเอ็ดมิติแล้ว และอีกหนึ่งเวอร์ชัน - ทฤษฎี F - ทั้งสิบสอง และนี่ไม่ใช่ภาวะแทรกซ้อนเลย ทฤษฎี F อธิบายช่องว่าง 12 มิติด้วยสมการที่ง่ายกว่าทฤษฎี M - 11 มิติ

แน่นอนว่าไม่ใช่เพื่ออะไรที่ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเรียกว่าทฤษฎี ความสำเร็จทั้งหมดของเธอจนถึงตอนนี้มีอยู่บนกระดาษเท่านั้น ดังนั้น เพื่ออธิบายว่าทำไมเราจึงเคลื่อนที่ได้เฉพาะในอวกาศสามมิติเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์จึงเริ่มพูดถึงวิธีที่มิติอื่นๆ ที่โชคร้ายต้องลดขนาดลงเป็นทรงกลมกะทัดรัดที่ระดับควอนตัม เพื่อให้แม่นยำ ไม่ใช่ทรงกลม แต่ให้เจาะจงในช่องว่างของคาลาบี-เยา เหล่านี้เป็นตัวเลขสามมิติซึ่งภายในโลกของตัวเองมีมิติของตัวเอง การฉายภาพสองมิติของท่อร่วมดังกล่าวมีลักษณะดังนี้:

รู้จักรูปปั้นดังกล่าวมากกว่า 470 ล้านตัว ซึ่งตรงกับความเป็นจริงของเรากำลังคำนวณอยู่ การเป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีไม่ใช่เรื่องง่าย

ใช่ มันดูไกลตัวไปหน่อย แต่บางทีนี่อาจเป็นสิ่งที่อธิบายได้อย่างแม่นยำว่าทำไมโลกควอนตัมจึงแตกต่างจากที่เรารับรู้อย่างมาก

มาดำดิ่งประวัติศาสตร์กันสักหน่อย

ในปี 1968 นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีรุ่นเยาว์ กาเบรียล เวเนเซียโน ได้ทบทวนความเข้าใจเกี่ยวกับลักษณะพิเศษมากมายที่สังเกตได้จากการทดลองของปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่รุนแรง Veneziano ซึ่งตอนนั้นทำงานที่ CERN ซึ่งเป็น European Accelerator Laboratory ในเจนีวา (สวิตเซอร์แลนด์) ได้ทำงานเกี่ยวกับปัญหานี้มาหลายปี จนกระทั่งวันหนึ่งเขาถูกคาดเดาได้อย่างยอดเยี่ยม เขาประหลาดใจมากที่เขาตระหนักว่าสูตรทางคณิตศาสตร์ที่แปลกใหม่ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นเมื่อประมาณสองร้อยปีก่อนโดยนักคณิตศาสตร์ชาวสวิสชื่อดัง Leonard Euler เพื่อจุดประสงค์ทางคณิตศาสตร์อย่างหมดจด - ที่เรียกว่าฟังก์ชันออยเลอร์เบตา - ดูเหมือนว่าจะสามารถอธิบายได้ในคราวเดียว คุณสมบัติมากมายของอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับแรงนิวเคลียร์อย่างแรง สถานที่ให้บริการที่ Veneziano ตั้งข้อสังเกตได้ให้คำอธิบายทางคณิตศาสตร์อันทรงพลังของคุณลักษณะหลายอย่างของการโต้ตอบที่แข็งแกร่ง มันจุดประกายให้เกิดความวุ่นวายในการทำงานซึ่งใช้ฟังก์ชันเบต้าและลักษณะทั่วไปที่หลากหลายเพื่ออธิบายข้อมูลจำนวนมหาศาลที่สะสมในการศึกษาการชนกันของอนุภาคทั่วโลก อย่างไรก็ตาม ในแง่หนึ่ง การสังเกตของ Veneziano ยังไม่สมบูรณ์ เช่นเดียวกับสูตรที่จำได้ซึ่งใช้โดยนักเรียนที่ไม่เข้าใจความหมายหรือความหมาย ฟังก์ชันเบต้าของออยเลอร์ก็ใช้ได้ แต่ไม่มีใครเข้าใจว่าทำไม เป็นสูตรที่ต้องการคำอธิบาย

Gabriele Veneziano

สิ่งนี้เปลี่ยนไปในปี 1970 เมื่อ Yohiro Nambu จากมหาวิทยาลัยชิคาโก, Holger Nielsen จาก Niels Bohr Institute และ Leonard Susskind จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดสามารถค้นพบความหมายทางกายภาพที่อยู่เบื้องหลังสูตรของออยเลอร์นักฟิสิกส์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อแสดงอนุภาคมูลฐานด้วยสตริงหนึ่งมิติที่สั่นสะเทือนเล็กๆ แทน ปฏิกิริยาที่รุนแรงของอนุภาคเหล่านี้จะอธิบายได้อย่างแม่นยำโดยใช้ฟังก์ชันออยเลอร์ หากส่วนของสตริงมีขนาดเล็กพอ นักวิจัยเหล่านี้ให้เหตุผล พวกมันจะยังคงดูเหมือนอนุภาคจุด ดังนั้น จะไม่ขัดแย้งกับผลการสังเกตจากการทดลอง แม้ว่าทฤษฎีนี้จะเรียบง่ายและน่าดึงดูดใจ แต่ในไม่ช้าก็พบว่าคำอธิบายของการโต้ตอบที่รุนแรงโดยใช้สตริงนั้นมีข้อบกพร่อง ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 นักฟิสิกส์พลังงานสูงสามารถมองลึกเข้าไปในโลกของอะตอมและได้แสดงให้เห็นว่าการทำนายบางส่วนของแบบจำลองสตริงนั้นขัดแย้งโดยตรงกับการสังเกต ในเวลาเดียวกัน การพัฒนาทฤษฎีสนามควอนตัม - โครโมไดนามิกของควอนตัม - ซึ่งใช้แบบจำลองจุดของอนุภาคได้ดำเนินไปพร้อม ๆ กัน ความสำเร็จของทฤษฎีนี้ในการอธิบายปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงนำไปสู่การละทิ้งทฤษฎีสตริง

นักฟิสิกส์อนุภาคส่วนใหญ่เชื่อว่าทฤษฎีสตริงอยู่ในถังขยะตลอดไป แต่นักวิจัยจำนวนหนึ่งยังคงยึดมั่นในทฤษฎีนี้ ยกตัวอย่างเช่น ชวาร์ตษ์รู้สึกว่า "โครงสร้างทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎีสตริงนั้นสวยงามมากและมีคุณสมบัติที่โดดเด่นมากมายจนไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะชี้ไปที่สิ่งที่ลึกซึ้งกว่านั้น"²). ปัญหาอย่างหนึ่งที่นักฟิสิกส์ต้องเผชิญกับทฤษฎีสตริงคือ ดูเหมือนว่าจะมีตัวเลือกมากเกินไป ซึ่งทำให้สับสน

การกำหนดค่าสตริงแบบสั่นบางส่วนในทฤษฎีนี้มีคุณสมบัติที่คล้ายกับกลูออน ซึ่งทำให้มีเหตุผลที่จะต้องพิจารณาจริงๆ ว่าเป็นทฤษฎีของการมีปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรง อย่างไรก็ตาม นอกจากนี้ ยังมีอนุภาคเพิ่มเติมที่เป็นพาหะของปฏิสัมพันธ์ ซึ่งไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับอาการทดลองของการมีปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรง ในปี 1974 Schwartz และ Joel Scherk แห่ง French Graduate School of Technology ได้ตั้งสมมติฐานอย่างกล้าหาญที่ทำให้ข้อบกพร่องที่รับรู้นี้เป็นคุณธรรม เมื่อได้ศึกษาโหมดการสั่นสะเทือนแบบแปลกๆ ของสตริง ซึ่งชวนให้นึกถึงอนุภาคพาหะ พวกเขาตระหนักว่าคุณสมบัติเหล่านี้ตรงกันอย่างน่าประหลาดกับคุณสมบัติที่ถูกกล่าวหาของอนุภาคพาหะตามสมมุติฐานของปฏิกิริยาโน้มถ่วง - กราวิตอน แม้ว่า "อนุภาคขนาดเล็ก" เหล่านี้ของปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงจะยังไม่ถูกค้นพบ แต่นักทฤษฎีก็สามารถทำนายคุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างที่อนุภาคเหล่านี้ควรมีได้อย่างมั่นใจ Scherk และ Schwartz พบว่าคุณลักษณะเหล่านี้รับรู้ได้อย่างแม่นยำสำหรับโหมดการสั่นสะเทือนบางโหมด จากสิ่งนี้ พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าการถือกำเนิดครั้งแรกของทฤษฎีสตริงจบลงด้วยความล้มเหลวเนื่องจากนักฟิสิกส์จำกัดขอบเขตให้แคบเกินไป เชอร์กและชวาร์ตษ์ประกาศว่าทฤษฎีสตริงไม่ได้เป็นเพียงทฤษฎีของแรงแรงเท่านั้น แต่เป็นทฤษฎีควอนตัมที่รวมแรงโน้มถ่วงไว้ด้วย

ชุมชนทางกายภาพตอบสนองต่อสมมติฐานนี้ด้วยทัศนคติที่เข้มงวดมาก อันที่จริงตามที่ชวาร์ตษ์เล่าว่า "งานของเราถูกละเลยโดยทุกคน"⁴). เส้นทางแห่งความก้าวหน้านั้นเกลื่อนไปด้วยความพยายามที่ล้มเหลวหลายครั้งในการรวมกลศาสตร์แรงโน้มถ่วงและควอนตัมเข้าด้วยกัน ทฤษฎีสตริงล้มเหลวในความพยายามครั้งแรกในการอธิบายปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรง และหลายคนรู้สึกว่าไม่มีประโยชน์ที่จะใช้มันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ยิ่งใหญ่กว่านั้น ต่อมา ศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมในช่วงปลายทศวรรษ 1970 และต้นทศวรรษ 1980 แสดงให้เห็นว่าระหว่างทฤษฎีสตริงและกลศาสตร์ควอนตัม ความขัดแย้งก็เกิดขึ้นเอง ความประทับใจก็คือแรงโน้มถ่วงสามารถต้านทานความพยายามที่จะสร้างมันให้เป็นคำอธิบายของจักรวาลในระดับจุลทรรศน์ได้อีกครั้ง

เป็นกรณีนี้จนถึงปี 1984ในเอกสารหลักที่สรุปการวิจัยที่เข้มข้นกว่าทศวรรษซึ่งส่วนใหญ่ละเลยหรือปฏิเสธโดยนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ กรีนและชวาร์ตษ์พบว่าข้อขัดแย้งเล็กน้อยกับทฤษฎีควอนตัมที่ทำให้เกิดปัญหาทฤษฎีสตริงสามารถแก้ไขได้ นอกจากนี้ พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าทฤษฎีที่ได้นั้นกว้างพอที่จะครอบคลุมปฏิสัมพันธ์ทั้งสี่ประเภทและสสารทุกประเภท ข่าวของผลลัพธ์นี้แพร่กระจายไปทั่วชุมชนฟิสิกส์: นักฟิสิกส์อนุภาคหลายร้อยคนหยุดทำงานในโครงการเพื่อมีส่วนร่วมในสิ่งที่ดูเหมือนการต่อสู้ทางทฤษฎีครั้งสุดท้ายในการจู่โจมรากฐานที่ลึกที่สุดของจักรวาลเป็นเวลาหลายศตวรรษ

ในที่สุดข่าวความสำเร็จของ Green และ Schwartz ก็มาถึงแม้กระทั่งนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในปีแรกของการศึกษา และความท้อแท้ในอดีตก็ถูกแทนที่ด้วยความรู้สึกที่น่าตื่นเต้นของการมีส่วนร่วมในจุดหักเหของประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ พวกเราหลายคนนั่งลงหลังจากเที่ยงคืน ศึกษาหนังสือหนักเกี่ยวกับฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและคณิตศาสตร์เชิงนามธรรม ความรู้ซึ่งจำเป็นต่อการเข้าใจทฤษฎีสตริง

อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ทฤษฎีสตริงได้พบเจออุปสรรคร้ายแรงครั้งแล้วครั้งเล่าตลอดเส้นทาง ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี คุณมักจะต้องจัดการกับสมการที่ซับซ้อนเกินกว่าจะเข้าใจหรือแก้ได้ยาก โดยปกติในสถานการณ์เช่นนี้ นักฟิสิกส์จะไม่ยอมแพ้และพยายามหาคำตอบโดยประมาณของสมการเหล่านี้ สถานะของกิจการในทฤษฎีสตริงนั้นซับซ้อนกว่ามาก แม้แต่การได้มาของสมการกลับกลายเป็นว่าซับซ้อนมากจนสามารถได้เฉพาะรูปแบบโดยประมาณเท่านั้น ดังนั้น นักฟิสิกส์ที่ทำงานในทฤษฎีสตริงจึงพบว่าตัวเองอยู่ในสถานการณ์ที่พวกเขาต้องหาคำตอบโดยประมาณของสมการโดยประมาณ หลังจากหลายปีแห่งความก้าวหน้าอย่างน่าประหลาดใจในช่วงการปฏิวัติครั้งแรกในทฤษฎี superstring นักฟิสิกส์ต้องเผชิญกับความจริงที่ว่าสมการโดยประมาณที่ใช้ไม่สามารถให้คำตอบที่ถูกต้องสำหรับคำถามสำคัญจำนวนหนึ่ง ซึ่งขัดขวางการพัฒนาต่อไปของการวิจัย การขาดแนวคิดที่เป็นรูปธรรมในการก้าวไปไกลกว่าวิธีการโดยประมาณเหล่านี้ นักฟิสิกส์สตริงหลายคนประสบปัญหาความคับข้องใจที่เพิ่มขึ้นและกลับไปสู่การวิจัยก่อนหน้านี้ สำหรับผู้ที่เข้าพักช่วงปลายทศวรรษ 1980 และต้นทศวรรษ 1990 เป็นช่วงทดสอบ

ความงามและพลังแห่งทฤษฎีสตริงดึงดูดนักวิจัยเช่นสมบัติทองคำที่ถูกล็อกไว้อย่างปลอดภัยในที่ปลอดภัยซึ่งมองเห็นได้เฉพาะผ่านช่องมองเล็ก ๆ แต่ไม่มีใครมีกุญแจสำคัญในการปลดปล่อยพลังที่อยู่เฉยๆเหล่านี้ "ภัยแล้ง" เป็นเวลานานถูกขัดขวางโดยการค้นพบครั้งสำคัญ แต่ก็เป็นที่ชัดเจนสำหรับทุกคนว่าจำเป็นต้องมีวิธีการใหม่ ซึ่งจะทำให้เราสามารถดำเนินการได้เหนือกว่าวิธีแก้ปัญหาโดยประมาณที่ทราบอยู่แล้ว

จุดจบของภาวะชะงักงันนี้มาพร้อมกับการบรรยายที่น่าทึ่งของ Edward Witten ในการประชุมทฤษฎีสตริงปี 1995 ที่มหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย ซึ่งเป็นการบรรยายที่ทำให้ผู้ชมต้องตะลึงซึ่งเต็มไปด้วยนักฟิสิกส์ชั้นนำของโลก ในนั้น เขาได้เปิดเผยแผนสำหรับการวิจัยในขั้นต่อไป ดังนั้นจึงเป็นการเริ่มต้น "การปฏิวัติครั้งที่สองในทฤษฎี superstring" ตอนนี้นักทฤษฎีสตริงกำลังทำงานอย่างแข็งขันในวิธีการใหม่ที่สัญญาว่าจะเอาชนะอุปสรรคที่พวกเขาพบ

เพื่อการเผยแพร่ TS ให้แพร่หลาย มนุษยชาติควรสร้างอนุสาวรีย์ให้กับศาสตราจารย์ Brian Greene จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย หนังสือของเขาในปี 1999 จักรวาลที่สง่างาม Superstrings, Hidden Dimensions และ Quest for the Ultimate Theory” กลายเป็นหนังสือขายดีและได้รับรางวัลพูลิตเซอร์ ผลงานของนักวิทยาศาสตร์เป็นพื้นฐานของมินิซีรีส์วิทยาศาสตร์ยอดนิยม โดยผู้เขียนเองเป็นพิธีกร โดยสามารถเห็นชิ้นส่วนบางส่วนที่ส่วนท้ายของเนื้อหา (ภาพถ่ายโดย Amy Sussman / Columbia University)

คลิกได้ 1700 px

ทีนี้มาพยายามทำความเข้าใจสาระสำคัญของทฤษฎีนี้กันอย่างน้อยสักนิด

เริ่มต้นใหม่. มิติศูนย์คือจุด เธอไม่มีมิติ ไม่มีที่ไหนให้เคลื่อนไหว ไม่จำเป็นต้องระบุพิกัดเพื่อระบุตำแหน่งในมิติดังกล่าว

ลองวางจุดที่สองถัดจากจุดแรกแล้วลากเส้นผ่านพวกมัน นี่คือมิติแรก วัตถุหนึ่งมิติมีขนาด - ยาว - แต่ไม่มีความกว้างหรือความลึก การเคลื่อนไหวภายในกรอบของพื้นที่มิติเดียวนั้น จำกัด มากเพราะไม่สามารถหลีกเลี่ยงอุปสรรคที่เกิดขึ้นระหว่างทางได้ ใช้พิกัดเดียวเพื่อค้นหาในบรรทัดนี้

ลองใส่จุดถัดจากส่วน เพื่อให้พอดีกับวัตถุทั้งสองนี้ เราจำเป็นต้องมีช่องว่างสองมิติที่มีความยาวและความกว้าง นั่นคือ พื้นที่ แต่ไม่มีความลึก นั่นคือปริมาตร ตำแหน่งของจุดใดๆ บนฟิลด์นี้กำหนดโดยสองพิกัด

มิติที่สามเกิดขึ้นเมื่อเราเพิ่มแกนพิกัดที่สามเข้ากับระบบนี้ สำหรับเรา ผู้อยู่อาศัยในจักรวาลสามมิติ มันง่ายมากที่จะจินตนาการถึงสิ่งนี้

ลองจินตนาการว่าผู้อยู่อาศัยในอวกาศสองมิติมองโลกอย่างไร ตัวอย่างเช่น คนสองคนนี้:

แต่ละคนจะเห็นเพื่อนดังนี้:

แต่ในสถานการณ์นี้:

ฮีโร่ของเราจะพบกันดังนี้:

เป็นการเปลี่ยนมุมมองที่ช่วยให้ฮีโร่ของเราสามารถตัดสินซึ่งกันและกันว่าเป็นวัตถุสองมิติและไม่ใช่ส่วนเดียว

ทีนี้ ลองจินตนาการว่าวัตถุปริมาตรหนึ่งเคลื่อนที่ในมิติที่สาม ซึ่งข้ามโลกสองมิตินี้ สำหรับผู้สังเกตการณ์ภายนอก การเคลื่อนไหวนี้จะแสดงเป็นการเปลี่ยนแปลงในการฉายภาพสองมิติของวัตถุบนระนาบ เช่น บรอกโคลีในเครื่อง MRI:

แต่สำหรับผู้อยู่อาศัยใน Flatland ของเรา ภาพดังกล่าวไม่สามารถเข้าใจได้! เขาไม่สามารถจินตนาการถึงเธอได้เลย สำหรับเขา การฉายภาพสองมิติแต่ละภาพจะถูกมองว่าเป็นส่วนมิติเดียวที่มีความยาวแปรผันอย่างน่าพิศวง เกิดขึ้นในที่ที่คาดเดาไม่ได้และหายไปอย่างไม่คาดคิดเช่นกัน ความพยายามที่จะคำนวณความยาวและสถานที่กำเนิดของวัตถุดังกล่าวโดยใช้กฎของฟิสิกส์ของพื้นที่สองมิติจะถึงวาระที่จะล้มเหลว

เราผู้อาศัยในโลกสามมิติ มองทุกสิ่งเป็นสองมิติ มีเพียงการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศเท่านั้นที่ทำให้เรารู้สึกถึงปริมาตรของมัน เราจะเห็นวัตถุหลายมิติเป็นสองมิติด้วย แต่มันจะเปลี่ยนไปอย่างน่าอัศจรรย์ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของเรากับมันหรือเวลา

จากมุมมองนี้ เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะนึกถึงแรงโน้มถ่วงเป็นต้น ทุกคนคงเคยเห็นภาพที่คล้ายกัน:

เป็นเรื่องปกติที่จะพรรณนาถึงวิธีที่แรงโน้มถ่วงทำให้กาลอวกาศ-เวลา โค้ง … ที่ไหน? แม่นยำในทุกมิติที่เราคุ้นเคย แล้วอุโมงค์ควอนตัมล่ะ นั่นคือ ความสามารถของอนุภาคที่จะหายไปในที่เดียวและปรากฏในที่ที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ยิ่งกว่านั้น เบื้องหลังสิ่งกีดขวางที่ในความเป็นจริงของเราไม่สามารถเจาะเข้าไปได้โดยไม่ทำให้เกิดรูในนั้น แล้วหลุมดำล่ะ? แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าความลึกลับทั้งหมดนี้และความลึกลับอื่น ๆ ของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ถูกอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าเรขาคณิตของอวกาศไม่เหมือนกับที่เราเคยรับรู้

นาฬิกากำลังเดิน

เวลาเพิ่มพิกัดอื่นให้กับจักรวาลของเรา เพื่อให้งานปาร์ตี้เกิดขึ้น คุณจำเป็นต้องรู้ไม่เพียงแค่ว่างานจะจัดขึ้นที่บาร์ใด แต่ยังต้องทราบเวลาที่แน่นอนของงานนี้ด้วย

ตามการรับรู้ของเรา เวลาไม่ได้เป็นเส้นตรงมากเท่ากับรังสีเอกซ์ นั่นคือมีจุดเริ่มต้นและการเคลื่อนไหวดำเนินการในทิศทางเดียวเท่านั้น - จากอดีตสู่อนาคต และปัจจุบันเท่านั้นที่เป็นจริง ไม่มีทั้งอดีตและอนาคต เช่นเดียวกับที่ไม่มีอาหารเช้าและอาหารเย็นจากมุมมองของเสมียนสำนักงานในเวลากลางวัน

แต่ทฤษฏีสัมพัทธภาพไม่เห็นด้วยกับเรื่องนี้ จากมุมมองของเธอ เวลาคือมิติที่เต็มเปี่ยม เหตุการณ์ทั้งหมดที่มีอยู่ มีอยู่ และจะมีขึ้น ล้วนเป็นความจริงเช่นเดียวกับชายหาดที่เป็นจริง ไม่ว่าความฝันของเสียงคลื่นจะทำให้เราประหลาดใจ การรับรู้ของเราเป็นเหมือนไฟฉายที่ส่องแสงสว่างบางส่วนเป็นเส้นตรงของเวลามนุษยชาติในมิติที่สี่มีลักษณะดังนี้:

แต่เราเห็นเพียงการฉายภาพ เสี้ยวหนึ่งของมิตินี้ในแต่ละช่วงเวลา ใช่ เหมือนบรอกโคลีในเครื่อง MRI

จนถึงขณะนี้ ทุกทฤษฎีได้ทำงานกับมิติเชิงพื้นที่จำนวนมาก และเวลาเป็นเพียงมิติเดียวมาโดยตลอด แต่เหตุใดพื้นที่จึงอนุญาตให้มีการปรากฏตัวของหลายมิติสำหรับพื้นที่ แต่เพียงครั้งเดียว? จนกว่านักวิทยาศาสตร์จะสามารถตอบคำถามนี้ได้ สมมติฐานของช่องว่างเวลาสองช่วงขึ้นไปจะดูน่าสนใจมากสำหรับนักปรัชญาและนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ทุกคน ใช่ และนักฟิสิกส์ มีอะไรอยู่ที่นั่นจริงๆ ตัวอย่างเช่น นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Yitzhak Bars มองว่ามิติที่สองเป็นรากเหง้าของปัญหาทั้งหมดเกี่ยวกับทฤษฎีของทุกสิ่ง เป็นการฝึกฝนจิตใจให้ลองจินตนาการถึงโลกที่มีสองครั้ง

แต่ละมิติมีอยู่แยกกัน สิ่งนี้แสดงให้เห็นในข้อเท็จจริงที่ว่าหากเราเปลี่ยนพิกัดของวัตถุในมิติเดียว พิกัดในส่วนอื่นจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น หากคุณเคลื่อนที่ไปตามแกนเวลาหนึ่งที่ตัดกันอีกแกนหนึ่งเป็นมุมฉาก เมื่อเวลาถึงจุดตัดกันจะหยุด ในทางปฏิบัติจะมีลักษณะดังนี้:

สิ่งที่ Neo ต้องทำคือวางตำแหน่งแกนเวลาหนึ่งมิติของเขาให้ตั้งฉากกับแกนเวลาของกระสุน เรื่องเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ชัดเจนเห็นด้วย อันที่จริงทุกอย่างซับซ้อนกว่ามาก

เวลาที่แน่นอนในจักรวาลที่มีสองมิติเวลาจะถูกกำหนดโดยค่าสองค่า เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงเหตุการณ์สองมิติหรือไม่? นั่นคืออันที่ขยายพร้อมกันสองแกนเวลา? มีแนวโน้มว่าโลกดังกล่าวจะต้องการผู้เชี่ยวชาญในการทำแผนที่เวลา เนื่องจากนักทำแผนที่ทำแผนที่พื้นผิวสองมิติของโลก

อะไรที่ทำให้พื้นที่สองมิติแตกต่างจากพื้นที่มิติเดียว? ความสามารถในการข้ามสิ่งกีดขวางเช่น สิ่งนี้อยู่นอกเหนือขอบเขตของจิตใจของเราอย่างสมบูรณ์แล้ว ผู้ที่อาศัยอยู่ในโลกหนึ่งมิติไม่สามารถจินตนาการได้ว่าการเลี้ยวโค้งเป็นอย่างไร และนี่คืออะไร - มุมในเวลา? นอกจากนี้ ในอวกาศสองมิติ คุณสามารถเดินหน้า ถอยหลัง แต่อย่างน้อยก็ในแนวทแยง ฉันไม่รู้ว่าการเดินผ่านกาลเวลาเป็นอย่างไร ฉันไม่ได้พูดถึงความจริงที่ว่าเวลาเป็นพื้นฐานของกฎทางกายภาพหลายๆ อย่าง และมันก็เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการว่าฟิสิกส์ของจักรวาลจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรพร้อมกับการปรากฏตัวของอีกมิติชั่วคราว แต่คิดแล้วมันตื่นเต้นมาก!

สารานุกรมขนาดใหญ่มาก

มิติอื่นยังไม่ถูกค้นพบและมีอยู่ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เท่านั้น แต่คุณสามารถลองจินตนาการถึงพวกเขาแบบนี้

ดังที่เราทราบก่อนหน้านี้ เราเห็นการฉายภาพสามมิติของมิติที่สี่ (เวลา) ของจักรวาล กล่าวอีกนัยหนึ่ง ทุกช่วงเวลาของการดำรงอยู่ของโลกของเราเป็นจุด (คล้ายกับมิติศูนย์) ในช่วงเวลาตั้งแต่บิ๊กแบงจนถึงจุดสิ้นสุดของโลก

บรรดาผู้ที่อ่านเกี่ยวกับการเดินทางข้ามเวลาจะทราบดีว่าความโค้งของความต่อเนื่องของกาล-อวกาศมีความสำคัญเพียงใด นี่คือมิติที่ห้า - ในนั้นปริภูมิ-เวลาสี่มิตินั้น "งอ" เพื่อรวมจุดสองจุดบนเส้นตรงนี้เข้าด้วยกัน หากไม่มีสิ่งนี้ การเดินทางระหว่างจุดเหล่านี้จะยาวเกินไป หรือเป็นไปไม่ได้เลย พูดโดยคร่าว ๆ มิติที่ห้านั้นคล้ายกับมิติที่สอง - มันย้ายเส้นกาลอวกาศ "หนึ่งมิติ" ไปสู่ระนาบ "สองมิติ" ด้วยความเป็นไปได้ทั้งหมดที่ตามมาในการพันรอบมุม

ผู้อ่านที่มีปรัชญาโดยเฉพาะอย่างยิ่งของเราก่อนหน้านี้เล็กน้อย อาจคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของเจตจำนงเสรีในสภาวะที่อนาคตมีอยู่แล้ว แต่ยังไม่เป็นที่ทราบ วิทยาศาสตร์ตอบคำถามเช่นนี้ ความน่าจะเป็น อนาคตไม่ใช่ไม้เท้า แต่เป็นไม้กวาดของสถานการณ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด อันไหนจะเป็นจริง - เราจะรู้เมื่อเราไปถึงที่นั่น

ความน่าจะเป็นแต่ละส่วนมีอยู่เป็นส่วน "หนึ่งมิติ" บน "ระนาบ" ของมิติที่ห้าวิธีที่เร็วที่สุดในการข้ามจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนคืออะไร ถูกต้อง งอเครื่องบินนี้เหมือนแผ่นกระดาษ จะงอไหน? และถูกต้องอีกครั้ง - ในมิติที่หกซึ่งให้ "ปริมาตร" แก่โครงสร้างที่ซับซ้อนทั้งหมดนี้ และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เป็นจุดใหม่เหมือนช่องว่างสามมิติ

มิติที่เจ็ดเป็นเส้นตรงใหม่ซึ่งประกอบด้วย "จุด" หกมิติ อะไรคือจุดอื่นในบรรทัดนี้? ชุดตัวเลือกที่ไม่มีที่สิ้นสุดทั้งหมดสำหรับการพัฒนาเหตุการณ์ในจักรวาลอื่น ไม่ได้เกิดขึ้นจากบิกแบง แต่อยู่ในสภาวะที่แตกต่างกัน และดำเนินการตามกฎหมายที่แตกต่างกัน นั่นคือมิติที่เจ็ดคือลูกปัดจากโลกคู่ขนาน มิติที่แปดรวบรวม "เส้น" เหล่านี้ไว้ใน "ระนาบ" เดียว และเล่มที่เก้าสามารถเปรียบเทียบได้กับหนังสือที่พอดีกับ "แผ่นงาน" ของมิติที่แปดทั้งหมด มันเป็นชุดของประวัติศาสตร์ทั้งหมดของจักรวาลทั้งหมดที่มีกฎของฟิสิกส์และเงื่อนไขเริ่มต้นทั้งหมด ชี้อีกแล้ว

ที่นี่เราวิ่งเข้าสู่ขีด จำกัด ในการจินตนาการถึงมิติที่สิบ เราต้องการเส้นตรง และจะมีจุดใดอีกในบรรทัดนี้ ถ้ามิติที่เก้าครอบคลุมทุกอย่างที่สามารถจินตนาการได้ และแม้แต่สิ่งที่เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการ ปรากฎว่ามิติที่เก้าไม่ใช่จุดเริ่มต้นอื่น แต่เป็นมิติสุดท้าย - สำหรับจินตนาการของเราไม่ว่าในกรณีใด

ทฤษฎีสตริงระบุว่าอยู่ในมิติที่สิบที่สตริงสั่นสะเทือน - อนุภาคพื้นฐานที่ประกอบขึ้นเป็นทุกสิ่ง หากมิติที่สิบประกอบด้วยจักรวาลทั้งหมดและความเป็นไปได้ทั้งหมด แสดงว่าสตริงมีอยู่ทุกที่และทุกเวลา ฉันหมายถึง ทุกเส้นมีอยู่ในจักรวาลของเรา และอื่นๆ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ทันที. เจ๋งใช่มั้ย

ในเดือนกันยายน 2013 Brian Green มาถึงมอสโกตามคำเชิญของพิพิธภัณฑ์โพลีเทคนิค นักฟิสิกส์ชื่อดัง นักทฤษฎีสตริง ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เขาเป็นที่รู้จักของสาธารณชนทั่วไปในฐานะผู้เผยแพร่วิทยาศาสตร์และผู้แต่งหนังสือ "Elegant Universe" เป็นหลัก Lenta.ru ได้พูดคุยกับ Brian Green เกี่ยวกับทฤษฎีสตริงและความท้าทายล่าสุดที่ต้องเผชิญ รวมถึงแรงโน้มถ่วงควอนตัม แอมพลิจูด และการควบคุมทางสังคม