2023 Forfatter: Kaylee MacAlister | [email protected]. Sidst ændret: 2023-05-21 07:59
I 1905 viste Albert Einstein i sin særlige relativitetsteori, at rummet er tæt forbundet med tiden gennem den kosmiske grænse for lysets hastighed, og derfor lever vi strengt taget i et univers med fire dimensioner af rumtid.
Til daglig brug repræsenterer vi imidlertid universet i tre rumdimensioner (nord-syd, øst-vest, op-ned) og en tidsdimension (fortid-fremtid). I dette tilfælde vil den femte dimension være en ekstra dimension af rummet.
En sådan måling blev uafhængigt foreslået af fysikerne Oscar Klein og Theodor Kaluza i 1920'erne. De var inspireret af Einsteins tyngdekraftsteori, der viste, at masse bøjer firedimensionel rumtid.
Da vi ikke kan opfatte fire dimensioner, tilskriver vi bevægelse i nærværelse af en massiv krop som en planet til tyngdekraftens "kraft".
Kunne en anden kraft kendt på det tidspunkt (elektromagnetisk kraft) forklares med krumningen af den ekstra dimension af rummet? Kaluza og Klein opdagede, at dette var muligt.
Men da den elektromagnetiske kraft er 1040 gange stærkere end tyngdekraften, skulle krumningen af den ekstra dimension være så stor, at den ville blive krøllet sammen til en lille ring meget mindre end et atom, og det ville være umuligt at lægge mærke til det.
Når en partikel, såsom en elektron, bevæger sig i rummet usynligt for os, vil den dreje rundt om den femte dimension, som en hamster i et hjul.
Den femdimensionelle teori om Kaluza og Klein led et alvorligt slag som følge af opdagelsen af yderligere to grundlæggende kræfter, der virker i atomkernen: stærke og svage nukleare interaktioner.
Men tanken om, at ekstra dimensioner forklarer kræfter, blev genoplivet et halvt århundrede senere af tilhængere af "strengteori", der betragter de grundlæggende byggesten i universet ikke som partikler, men som bittesmå "strenge" af masseenergi. For at efterligne alle fire kræfter vibrerer strengene i 10-dimensionel rumtid, hvor de seks dimensioner er viklet til en størrelse, der er meget mindre end et atom.
Strengteori gav anledning til ideen om, at vores univers kunne være en tredimensionel ø eller "brane" (et hypotetisk fundamentalt multidimensionelt fysisk objekt mindre end dimensionen af rummet, det er i), der flyder i 10-dimensionel rumtid.
Dette åbnede en spændende mulighed for at forklare, hvorfor tyngdekraften er så svag i forhold til de andre tre grundlæggende kræfter. Mens kræfterne er knyttet til klanen, er tanken, at tyngdekraften siver ind i seks yderligere rumlige dimensioner, hvilket svækker dens styrke på klanen kraftigt.
Der er en måde at få en større femte dimension, der er buet på en sådan måde, at vi ikke kan se det, og dette blev foreslået af fysikere Lisa Randall og Raman Sundram i 1999. En ekstra rumlig dimension kan endda forklare et af de store kosmiske mysterier: identiteten af "mørkt stof", usynligt stof, der synes at opveje synlige stjerner og galakser med en faktor seks.
I 2021 foreslog en gruppe fysikere fra Johannes Gutenberg Universitet i Mainz, Tyskland, at tyngdekraften af hidtil ukendte partikler, der forplantede sig i den latente femte dimension, kunne manifestere sig i vores fire-dimensionelle univers som ekstra tyngdekraft, som vi i øjeblikket tilskriver mørkt stof.
Det er værd at bemærke, at der ikke er mangel på mulige kandidater til mørkt stof, herunder subatomære partikler kendt som aksioner, sorte huller og tilbagestående tidsmateriale fra fremtiden!