Πρόσθετος Διάστασις
Χρήση του χρώματος για παρουσίαση πρόσθετης Διάστασης
Πρόσθετες Διαστάσεις. "Εικαστική Άποψη"
Ως Πρόσθετες Διαστάσεις χαρακτηρίζονται οι διαστάσεις που προτείνονται από διάφορες φυσικές θεωρίες ότι υπάρχουν πέραν των τριών του Χώρου και της μίας του Χρόνου.
Πρόσφατες θεωρητικές μελέτες έδειξαν ότι η ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων (εκτός των τεσσάρων γνωστών) στο χωροχρονικό συνεχές είναι αρκετά πιθανή.
Η Χορδοθεωρία προτείνει διευρυμένο Χωροχρόνο 11 Διαστάσεων.
Ετυμολογία[]
Η ονομασία "Διάσταση" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη "στάση".
Εισαγωγή[]
Πρόσθετη Διάσταση. Με γαλάζιο χρώμα σημειώνεται η συνήθης διάσταση του Μήκους. Με ερυθρό χρώμα η μικροσκοπική "ελλειπτική" διάσταση που δεν είναι μεν αντιληπτή στον άθρωπο αλλά διατρέχεται από έναν υποθετικό απειροελάχιστο "μύρμηγκα". Καλλιτεχνική Αναπαράσταση
Πόσες διαστάσεις έχει ο Χώρος που ζούμε; Αυτή η ερώτηση είναι θεμελιώδης και ακόμη, παραμένει άλυτη. Φυσικά, στο καθημερινό επίπεδο φαίνεται πως ζούμε σε τέσσερεις διαστάσεις - τρείς χωρικές συν μια χρονική διάσταση. Αλλά θεωρητικοί φυσικοί θεωρούν ότι οι συγκρούσεις μεταξύ σωματιδίων υψηλής ενέργειας σε επιταχυντές μπορούν να αποκαλύψουν τη παρουσία και extra χωρο-χρονικών διαστάσεων.
Ο Albert Einstein και άλλοι επιστήμονες της γενιάς του όπως ο Theodor Kaluza και Oskar Klein γοητεύτηκαν από την ιδέα ότι το Σύμπαν έχει κρυμμένες διαστάσεις. Για απλούστευση ας θεωρήσουμε τον 3-διάστατο Χώρο ως ένα πλέγμα, και σε κάθε σημείο του ας θεωρήσουμε μια γραμμή που παριστάνει την επιπλέον διάσταση.
Μικρές και Μεγάλες Διαστάσεις[]
Παρ όλα αυτά οι διαστάσεις αυτές θεωρούνται ότι κανονικά τυλίγονται σε μικροσκοπικούς κύκλους διαμέτρου περίπου 10-33 cm, κάνοντας αδύνατη την πειραματική ανίχνευσή τους.
Οι διαστάσεις σε αυτή την νέα πρόταση είναι συγκριτικά τεράστιες, ίσως της τάξης του 1mm. Το ότι δεν τις έχουμε ακόμη ανιχνεύσει οφείλεται στο ότι μόνο η βαρύτητα διαδίδεται σε αυτές τις νέες διαστάσεις.
Τα σωματίδια και οι επιδράσεις από τις οποίες αποτελείται η ύλη είναι “προσκολλημένες” σε ένα τρισδιάστατο “τοίχο” μέσα στο σύνολο των νέων διαστάσεων.
Αξίζει να σημειώσουμε ότι η νέα αυτή εικόνα δεν αποκλείεται από καμιά γνωστή πειραματική παρατήρηση σε εργαστηριακό, αστροφυσικό ή κοσμολογικό επίπεδο.
Ταξινομία[]
Ελλειπτικές, Υπερβολικές και Ευθύγραμμες Πρόσθετες Διαστάσεις
Διακρίνουμε τρία είδη πρόσθετων διαστάσεων.
Ελλειπτικές (κυκλικές) Διαστάσεις[]
Προτείνονται από την Παραδοσιακή Χορδιακή Θεωρία
Αυτές οι επιπλέον διαστάσεις είναι κλειστές γραμμές υποατομικής κλίμακας (μικροί κύκλοι στην εικόνα.) Ένα μικροσκοπικό πλάσμα θα ξαναγυρνούσε στο ίδιο σημείο αν εκινείτο κατά μήκος τους.
Υπερβολικές Διαστάσεις[]
Προτείνονται από το Μοντέλο Randal-Sundrum.
Πρόσφατα οι θεωρητικοί των χορδών πρότειναν ότι οι επιπλέον διαστάσεις είναι απείρου μεγέθους αλλά ισχυρά καμπυλωμένες. Έτσι ο όγκος τους είναι κυρίως συγκεντρωμένος γύρω από το Σύμπαν μας.
Παραβολικές (Ευθύγραμμες) Διαστάσεις[]
Προτείνονται από το Μοντέλο απείρου όγκου.
Οι επιπλέον διαστάσεις είναι απεριόριστες σε μέγεθος και χωρίς καμπύλωση, ακριβώς όπως ο συνηθισμένος 3-διάστατος χώρος μας.
Πρόσθετες Διαστάσεις και Βαρύτητα[]
Ενδεχομένως οι πρόσθετες διαστάσεις, σε πολύ μικρές αποστάσεις να έχουν επίδραση στους νόμους της Βαρύτητας όπως αυτοί προβλέπονται από την Γενική Σχετικότητα. Διενεργούνται πειράματα για την ανακάλυψη πιθανών αποκλίσεων (σε αποστάσεις μικρότερες του 0.1mm) από την μακροσκοπική συμπεριφορά των νόμων.
Πρόσθετες Διαστάσεις και Σκοτεινή Ενέργεια[]
Έχουν προταθεί διάφοροι τρόποι για την ενσωμάτωση του συνήθους 4-Σύμπαντός "μας" στον χώρο των πολλών διαστάσεων. Είναι πιθανόν οι έξτρα διαστάσεις να επιδρούν στον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος. Η συσχέτιση αυτή είναι πολύ σημαντική γιατί μπορεί να οδηγήσει σε πιθανή θεωρητική κατανόηση του ρόλου της Σκοτεινής Ενέργειας (dark energy) του αιτίου δηλ. που προκαλεί την παρατηρούμενη επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος.
Πρόσθετες Διαστάσεις και Σολιτόνια[]
Στα πλαίσια της κατανόησης της Φυσικής των έξτρα διαστάσεων εντάσσεται και η μελέτη νέων λύσεων για τα σολιτονίων που εμφανίζονται μόνο αν υπάρχουν επιπλέον διαστάσεις και διαφέρουν από τις καθιερωμένες λύσεις στον χώρο των τριών χωρικών διαστάσεων.
Ενοποίηση Πεδίων[]
Από τον καιρό της θεωρίας των ασθενών αλληλεπιδράσεων του Fermi, δημιουργήθηκε ένα μεγάλο μυστήριο της θεμελιώδους Φυσικής: Γιατί ακόμη και αυτή η τόσο ασθενική δύναμη είναι τόσο ισχυρότερη από τη βαρύτητα;
Στα πλαίσια των συγχρόνων Μεγαλειωδών Ενοποιημένων Θεωριών (GUT) η ανισότητα μεταξύ των επιδράσεων στις ενεργειακές κλίμακες γίνεται αντιληπτή ως μια γιγάντια έρημος που εκτείνεται πάνω από δεκαεπτά τάξεις μεγέθους.
Η έρημος εκτείνεται από την ηλεκτρασθενή κλίμακα, η οποία τώρα διερευνάται από τους μεγαλύτερους επιταχυντές, ως την κλίμακα Planck, όπου η βαρύτητα αναμένεται να είναι τόσο ισχυρή όσο και οι άλλες αλληλεπιδράσεις.
Οι ενέργειες Planck ανιχνεύονται σε πολύ μικροσκοπικές αποστάσεις της τάξης των 10-33cm όπου τα φαινόμενα της κβαντικής βαρύτητας υποτίθεται ότι παίζουν ουσιαστικό ρόλο.
Επειδή αυτά τα φαινόμενα συμβαίνουν σε τόσο υψηλές ενέργειες, δεν υπάρχει ελπίδα για άμεσο πειραματικό έλεγχο της κβαντικής βαρύτητας μέσα στο καθιερωμένο πλαίσιο.
Οι νέες διαστάσεις[]
Ας αφήσουμε κατά μέρος τις θεωρητικές εικασίες για την Κβαντική Βαρύτητα προς στιγμή, και ας δούμε τι γνωρίζουμε πειραματικά για τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις.
Λόγω της μικρής τους έντασης γνωρίζουμε πραγματικά πολύ λίγα: η βαρύτητα έχει μετρηθεί απευθείας μόνο μέχρι την απόσταση του ενός χιλιοστού (mm).
Όλες οι παραπάνω προτάσεις για τις κλίμακες ενέργειας και αποστάσεων όπου η βαρύτητα γίνεται ισχυρή δύναμη βασίζονται σε θεωρητικές προεκτάσεις του νόμου των αντιστρόφων τετραγώνων πάνω από 30 τάξεις μεγέθους. Από το 1mm όπου πραγματικά έχει μετρηθεί μέχρι το μήκος Planck που είναι 10-33cm. Δεδομένου του κρίσιμου τρόπου με τον οποίο αυτή η προέκταση διαμορφώνει τη σκέψη μας γύρω από τη σχέση της βαρύτητας με τις άλλες αλληλεπιδράσεις είναι σημαντικό να τον αποσαφηνίσουμε.
Ένα νέο πλαίσιο έχει προταθεί για να απαντηθούν οι ερωτήσεις αυτές, το οποίο πλαίσιο αμφισβητεί την παλιά υπόθεση της μεγάλης ενεργειακής ερήμου. Αντί να αλλάξουμε τις ιδιότητες της Σωματιδιακής Φυσικής στις πολύ μικρές αποστάσεις, προτείνεται να αλλάξουμε τις ιδιότητες της βαρύτητας.
Η ιδέα αυτή που προτάθηκε από τον Nima Arkani-Hamed (τώρα στο παν/μιο U.C.Berkeley), από τον Σάββα Δημόπουλο (Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) και Gia Dvali (NYU) θέλει την βαρύτητα να γίνεται ισχυρή στην ηλεκτρασθενή κλίμακα, κάνοντας έτσι την κβαντική βαρύτητα προσιτή στην επόμενη γενιά των επιταχυντών σωματιδίων.
Βαρυτική Εξασθένιση[]
Η μετρούμενη αδυναμία της βαρύτητας σε αποστάσεις μεγαλύτερες του 1mm οφείλεται στην παρουσία νέων χωρικών συντεταγμένων στις οποίες οι δυναμικές γραμμές της βαρύτητας διαχέονται και η αραίωσή τους αυτή προκαλεί τη μείωση της έντασής της. Η ιδέα ότι μπορεί να υπάρχουν νέες χωρικές διαστάσεις στη Φύση ανάγεται πίσω στη δεκαετία του 1920 και αποτελεί κεντρικό συστατικό της σύγχρονης θεωρίας των χορδών.
Παράλληλα Σύμπαντα[]
Μερικές από τις πλέον ενδιαφέρουσες πιθανότητες περιλαμβάνουν τη δυνατότητα να καταλαμβάνονται οι νέες διαστάσεις με νέα σωματίδια και παράλληλους “τοίχους” όπου υπάρχουν άλλα Σύμπαντα.
Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των Παράλληλων Συμπάντων και του δικού μας έχουν χρησιμοποιηθεί για να εξηγηθούν πολλά από τα μυστήρια του Καθιερωμένου Μοντέλου, δίνοντας απαντήσεις σε ερωτήσεις όπως:
- Γιατί τα νετρίνα έχουν τόσο μικρές μάζες;
- Γιατί το ηλεκτρόνιο είναι 1.000.000 φορές ελαφρύτερο από το Κορυφαίο Κυρκόνιο (top quark);
- Γιατί είναι το πρωτόνιο τόσο μακρόβιο;
- Γιατί η Ισχυρή, η Ηλεκτρομαγνητική και η Ασθενής Αλληλεπίδραση φαίνονται να ενοποιούνται σε πολύ υψηλές ενέργειες;
Κοσμικός Πληθωρισμός[]
Με δεδομένη την ριζοσπαστική αναθεώρηση στην εικόνα που έχουμε για τον Χωροχρόνο, η εικόνα του πολύ πρώιμου Σύμπαντος μεταβάλλεται επίσης κατά ενδιαφέροντα τρόπο. Παλαιές ιδέες όπως π.χ. το πληθωριστικό Σύμπαν, μπορούν να πραγματοποιηθούν σύμφωνα με τη δυναμική των επιπλέον διαστάσεων ή την κίνηση των παράλληλων Συμπάντων.
Παραλλαγές[]
Πολύ ενδιαφέρουσες παραλλαγές πάνω σε αυτές τις ιδέες έχουν επίσης προταθεί. Για παράδειγμα, μπορεί η ίδια η βαρύτητα να παγιδεύεται σε ένα τρισδιάστατο τοίχο που ανήκει σε τέσσερις χωρικές διαστάσεις. Ανάμεσα στα άλλα, αυτή η πρόταση που έγινε πρόσφατα από τους Lisa Randal (MIT) και Raman Sundrum (Stanford), επιτρέπει τη δυνατότητα ώστε η νέα διάσταση να είναι άπειρα μεγάλη σε έκταση.
Πειραματικός Έλεγχος[]
Μια από τις πιο ενδιαφέρουσες όψεις της παραπάνω εικόνας είναι ότι προβλέπει αξιοσημείωτα νέα φαινόμενα τα οποία σύντομα θα ελεγχθούν πειραματικά. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο η επόμενη γενεά επιταχυντών όπως ο Μεγάλος Συγκρουστής Αδρονίων (LHC) στο CERN θα παρατηρήσει ισχυρά φαινόμενα κβαντικής βαρύτητας, επί παραδείγματι η δέσμη σωματιδίων με υψηλή ενέργεια στο LHC μπορεί να ψυχθεί “εξατμίζοντας” κάποια βαρυτόνια στις νέες διαστάσεις.
Πιο εξωτικά βαρυτικά αντικείμενα όπως μικρές μαύρες τρύπες μπορούν επίσης να παραχθούν στις ενέργειες του LHC. Αν η σωστή θεωρία της κβαντικής βαρύτητας σε πολύ μικρές αποστάσεις είναι η θεωρία των χορδών, νέα σωματίδια που αντιστοιχούν σε ταλαντώσεις των χορδών μπορούν να παραχθούν, όπως επίσης και καταστάσεις όπου οι χορδές τυλίγονται γύρω από νέες διαστάσεις.
Διόρθωση Βαρύτητας[]
Μια άλλη ενδιαφέρουσα άποψη αυτής της πρότασης, είναι ότι σε μερικές περιπτώσεις προβλέπει αποκλίσεις από τη βαρύτητα του Νεύτωνα που είναι δυνατόν να παρατηρηθούν σε μια νέα γενιά πειραμάτων μέτρησης βαρύτητας σε αποστάσεις μικρότερες από 1mm. Τα πιθανά σήματα περιλαμβάνουν παρατήρηση μετάβασης της βαρυτικής δύναμης από το νόμο του αντιστρόφου τετραγώνου σε ένα νόμο αντίστροφο της τέταρτης δύναμης της απόστασης, και νέες ελκτικές ή απωστικές δυνάμεις μεταξύ μιας και ενός εκατομμυρίου φορές ισχυρότερες από τη βαρύτητα στις κλίμακες αυτές κάτω από το 1mm.
Εσωτερική Αρθρογραφία[]
Βιβλιογραφία[]
Ιστογραφία[]
- Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
- Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
- Ομώνυμο άρθρο στην Astronomia
- Physics4u
- Πρόγραμμα Πυθαγόρας[1]
- http://www.physics4u.gr/articles/2004/outofdarkness1.html physics4u.gr]
- flatland and QuantumTheory
- videoclip
 Κίνδυνοι Χρήσης
|
|---|
|
Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι Επίσης, |
- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν
- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)