Як би змінилася Всесвіт з ще одним виміром?

Що змінилося б, якби було не тільки три просторових і одне тимчасове вимірювань? Уявіть, якщо можете, здатність рухатися в додатковому напрямку: крім вгору-вниз, північ-південь, захід-схід. Що існує незалежна напрямок за межами наших умовних понять осей x, y і z. І уявіть, що ви єдиний у світі, хто може отримати доступ до цього четвертого виміру. Кому-небудь в нашому тривимірному світі здалося б, що ви вмієте робити дивні і незвичайні речі, які в деякому роді роблять вас богоподібним:

• можете переміщуватися з одного місця в інше, зникаючи в одному місці й з'являючись де-небудь ще;
• можете пересувати або видаляти внутрішні органи людей, робити операції, не розкриваючи тіла;
• можете прибирати кого завгодно з тривимірною всесвіту, поміщаючи пізніше в яке-небудь інше місце за вашим бажанням.

Як це можливо? Так точно так само, як ви — тривимірне істота — взаємодієте з двомірною всесвіту.

Ви будете так само богоподобны, як і дитина з різнокольоровими олівцями або фломастерами. З точки зору нашого додаткового (третього) просторового виміру, ми можемо забиратися всередину будь-якого двомірного істоти і переміщати його в його середовищі, не вирізаючи. Можемо вивернути назовні, поміняти місцями право і ліво. Можемо «вийняти» його з його всесвіту і помістити в інше місце.

І якщо ми самі, будучи тривимірними істотами, вирішимо потрапити в двомірну всесвіт, ми будемо виглядати дуже дивно, оскільки вони можуть бачити тільки «двомірні зрізи» нас у певний момент. Рухаючись зверху вниз по їх зрізу простору:

• спершу ми з'явимося у вигляді двох відбитків ступень;
• потім з'явиться два кола;
• ці кола будуть рости, поки не стануть овалами;
• потім з ними з'явиться ще кілька кружечків (пальці);
• ці кружечки переростуть у великі кола (руки, кисті) разом з овалом;
• це все зіллється в одну велику секцію в плечах;
• потім стиснеться і зникне з головою.

На щастя, в нашому Всесвіті немає чотиривимірних істот, тому що вони були б відрізнити від божественних істот, що грають з фізикою. Але що, якщо замість того, щоб ми були істотами більш високого вимірювання, сама Всесвіт мала б більше вимірів, ніж зараз? Варто відзначити, що це цілком можливо. Було показано, що в минулому у Всесвіті могло бути більше вимірів.

У контексті загальної теорії відносності досить нескладно побудувати простір-час, в якому кількість «великих» (тобто макроскопічних) вимірювань змінюється з часом. Ми не тільки могли мати великий додатковий вимір у минулому, але і в майбутньому теж, або взагалі можна створити постійно мінливий простір-час, в якому це число постійно змінюється.

Фізичні наслідки цього неймовірні: у нас може бути Всесвіт, в якій з'являється четверте додатковий просторовий вимір.

На що це буде схоже? Зазвичай ми не замислюємося про це, але чотири фундаментальні взаємодії — гравітація, електромагнетизм і дві ядерні сили мають певні сили та властивості, тому що існують в тому числі вимірювань, що є у нашому Всесвіті. Якщо ми знизимо або підвищимо число вимірювань, зміниться, наприклад, розташування ліній силового поля.

Було б катастрофою, якби електромагнетизм або ядерні сили змінилися миттєво, оскільки атоми або атомні ядра розпалися, змінилися в розмірах або утворили абсолютно хаотичну структуру або пов'язаної структури (наприклад, людей), яка від них залежить.

Давайте розглянемо атом, в якому електрони рухаються по орбіті зарядженого ядра або всередині атома в самому атомному ядрі. Ядра і сформовані з них атоми являють будівельні блоки для всієї матерії, яка становить наш світ, і вони знаходяться в надзвичайно малих масштабах: ангстреми для атомів (10^-10 метра), фемтометры (10^-15) для ядер. Якщо дозволити цим силам «витекти» в інший просторовий вимір, що вони могли би зробити, коли це вимір досягне досить великого розміру, закони сил, які ними керують, зміняться теж.

загалом, У цих сил буде більше «простору» для розповсюдження, а значить, вони швидше будуть слабшати з пройденою відстанню, якщо вимірів буде більше. Для ядер це зміна може бути не так вже погано: розміри ядер будуть трохи більше, стабільність деяких ядер зміниться, вони або стануть радіоактивними, або стабільними. З цим не так погано. Але електромагнетизм може бути дуже проблематичним.

Уявіть, що сталося б, якби раптово сили, які пов'язують електрони з ядром стали слабшими. Якби змінилася сила цієї взаємодії. Ви про це не замислюєтеся, але на молекулярному рівні єдине, що тримає вас разом, це відносно слабкі зв'язки між електронами і ядрами. Якщо ви зміните цю силу, ви зміните конфігурації. Ферменти денатурують білки змінять форму, ДНК не буде кодувати молекули, які повинна кодувати.

Іншими словами, якщо б електромагнітна сила змінилася, тому що ця сила проникла у велике, четверте просторовий вимір, яке досягло масштабів ангстреам або близько того, тіла людей миттєво згорнуться, і вони помруть.

Але не все втрачено. Існує безліч моделей, в основному натхнених теорією струн, де ці сили, електромагнітні та ядерні, обмежені трьома вимірами. Тоді тільки гравітація зможе переміщатися почетвертого виміру. І це значить, що коли четвертий вимір з'явилося і збільшилася в розмірах (а отже, і в його ефекти), гравітація почала витікати в це додатковий вимір. І, отже, об'єкти будуть випробовувати менше тяжіння, ніж ми звикли.

Це призвело б до появи низки дивних ознак.

Спочатку астероїди — які обертаються, міцно зчепившись разом, — розсиплються, оскільки гравітації буде недостатньо, щоб утримати ці породи і камені. Комети, підходячи близько до Сонця, будуть випаровуватися швидше і обзаведуться вражаючими хвостами. І якщо четвертий вимір виросте досить великим, гравітаційні сили на Землі серйозно знизяться, і наша планета стане більше, особливо по екватору.

Люди, які живуть біля полюсів, відчують, як зменшилася сила тяжіння, а люди, які живуть біля екватора, ризикують бути викинутими в космос. На макрорівні знаменитий закон тяжіння Ньютона — закон зворотних квадратів — раптово стане законом зворотних кубів, так що сила тяжіння буде значно слабшає зі збільшенням відстані.

Якщо б вимір збільшилася до розміру відстані від Землі до Сонця, фактично всі в нашій Сонячній системі стало б непов'язаним. Якщо б це тривало не більше декількох днів у році — навіть якщо гравітація поверталася в норму через 50 тижнів — наша Сонячна система повністю розвалилася б всього за сто років.

У нас були періоди на Землі, коли ми не тільки отримували б можливість рухатися в «додатковому» напрямку через простору, крім вперед-назад, вгору-вниз, вправо-вліво, але і коли властивості гравітації сильно змінювалися б і не в кращу сторону. Хоча змагання з стрибків у висоту і в довжину стали б дивовижними, наслідки для нашої стабільної системи були б апокаліптичними.

Додатковий вимір, поки воно залишається в досить малих масштабах, буде практично непомітним, особливо якщо електромагнетизм залишиться обмеженим нашими трьома вимірами. Але дозвольте четвертого просторового виміру вирости досить великою, щоб ми могли рухатися через нього... І тоді сама планета, зірки, галактики і цілий Всесвіт опиняться під загрозою. Навіть дуже короткий час перебування в цьому вимірі буде ні на що не схоже. Будьте обережні у своїх бажаннях.