Когда кто-то упоминает вслух «другие измерения», мы начинаем думать о всяких параллельных Вселенных — альтернативных реальностях, которые существуют параллельно нашей, но в которых все работает или происходит по-другому. Тем не менее, реальность измерений и роли, которые они играют в нашем упорядочении вселенной, серьезно отличается от этого популярного объяснения.
Говоря простыми словами, измерения — это разные грани того, что мы воспринимаем под реальностью. Лучше всего мы знакомы с тремя измерениями, которые окружают нас ежедневно — те, которые определяют длину, ширину и глубину всех объектов в наших Вселенных (оси X, Y и Z соответственно).
Помимо этих трех видимых измерений, ученые предполагают существование других. Теоретические основы теории суперструн говорят, что Вселенная существует в десяти различных измерениях. Эти различные аспекты определяют Вселенную, фундаментальные силы природы и все элементарные частицы в ней.
Первое измерение, как мы отметили, придает длину (оно же ось X). Хорошее описание одномерного объекта — это прямая, которая существует только с точки зрения длины и не имеет никаких других заметных качеств. Добавьте к этому второе измерение, ось Y, или высоту, и получите объект, который стал двухмерным (например, квадрат). Третье измерение включает глубину (ось Z) и придает всем объектам объем. Идеальный пример — куб, который существует в трех измерениях и обладает длиной, шириной, глубиной, а значит, и объемом. Помимо этих трех, существует еще семь измерений, которые не сразу бросаются нам в глаза, но все еще могут восприниматься как имеющие прямое действие на Вселенную и реальность, какой мы ее знаем.
Ученые считают, что четвертым измерением является время, которое определяет свойства всех известных веществ в любой заданной точке. Наряду с тремя другими измерениями, знание положения объектов во времени имеет важное значение для определения положения во Вселенной. Другие измерения прячутся гораздо глубже, а их объяснение иногда бывает сложно понять даже физикам.
Согласно теории суперструн, пятое и шестое измерения возникают там же, где и понятие возможных миров. Если бы мы могли видеть в пятом измерении, мы заметили бы, что тот мир немного отличается от нашего, и получили бы механизмы измерения сходства и различия между нашим миром и другим возможным.
В шестом измерении мы бы видели плоскость возможных миров, на которой могли бы сравнить и расположить все возможные вселенные, которые начались с теми же начальными условиями, что и наша (то есть с Большого Взрыва). В теории, если бы вы могли овладеть пятым и шестым измерениями, вы могли бы путешествовать назад во времени или выбрать другое будущее.
В седьмом измерении у вас есть доступ к возможным мирам, которые начались с другими начальными условиями. Если в пятом и шестом начальные условия были одинаковыми и только последующие действия были разными, здесь все будет другим с самого начала времен. Восьмое измерение снова дает нам плоскость всех возможных историй вселенной, каждая из которых начинается с разных начальных условий и разветвляется бесконечно (называются они бесконечностями, очевидно).
В девятом измерении мы можем сопоставить все возможные истории вселенной, начиная со всех возможных законов физики и начальных условий. В десятом и последнем измерении мы приходим к точке, в которой можем охватить все возможное и вообразимое. За этими пределами мы, простые смертные, не можем представить ничего, это естественное ограничение того, что мы можем постичь в терминах измерений.
Существование этих дополнительных шести измерений, которые мы не можем воспринимать, необходимо для теории струн, чтобы она могла быть кандидатом на фундаментальное объяснение взаимодействий в природе. Тот факт, что мы можем воспринимать только четыре измерения пространства, можно объяснить одним из двух механизмов: либо дополнительные измерения компактны и находятся в мельчайших масштабах, либо наш мир живет в трехмерном подмногообразии, соответствующем бране, которым будут ограничены все известные частицы, кроме гравитации (теория бран).
Если дополнительные измерения компактны, то дополнительные шесть измерений должны быть в форме многообразия Калаби-Яу (на изображении выше). Будучи незаметными нашим органам чувств, они могли определять формирование Вселенной с самого начала. Поэтому ученые считают, что, вглядываясь назад во времени и обнаруживая свет ранней Вселенной с помощью телескопов (который был испущен миллиарды лет назад), они могли бы увидеть, как существование этих дополнительных измерений могло повлиять на эволюцию космоса.
Как и у других кандидатов на теорию великого объединения — «теорию всего» — предположение, что Вселенная состоит из десяти измерений (или больше, в зависимости от модели теории струн, которую вы берете за основу), это попытка примирить Стандартную модель физики элементарных частиц с существованием гравитации. Короче говоря, это попытка объяснить, как взаимодействуют все известные силы в нашей Вселенной и как могут работать другие возможные Вселенные.
