جهانی را تصور کنید که در آن فقط می توانید روی یک خط به جلو یا عقب حرکت کنید. در این وضعیت، یعنی دنیای تک بُعدی، فقط یک نقطه روبرو و فقط یک نقطه پشت سر را خواهید دید. حالا بُعد دوم را به آن اضافه کنید. با اضافه شدن بُعد دوم علاوه بر حرکت به جلو یا عقب، حرکت به چپ و راست هم خواهید داشت و روی خطوطی در یک سطح صاف جابجا می شوید، ولی چیزی به نام عمق را تجربه نخواهید کرد.
با اضافه شدن بُعد سوم، عمق را هم خواهیم داشت. همه چیز در این جهان به شکل مرئی در می آید و اجزای آن پیرامون یکدیگر حرکت می کنند، یعنی مثل همین جهان که در آن حضور داریم. زمان را هم می توان بُعد چهارم در نظر گرفت که البته فقط تجربه رو به جلو را در اختیار ما می گذارد.
اما بُعد پنجم چطور؟ چگونه می توان در آن حرکت کرد؟ سازوکارش چگونه است؟ آیا قفس چهاربُعدی ذهن ما باعث شده تا بُعد پنجم را تجربه نکنیم؟ آیا جهان یازده بُعد دارد که بعضی از آنها فقط توسط کوچک ترین اجزای هستی تجربه می شوند؟
شاید شما هم مثل تمام افرادی که فیزیک خوانده اند یا شرایط غیرعادی و ماورایی را تجربه کرده اند، به دنبال بُعد پنجم و درک ماهیت آن بوده اید. در این مطلب پاسخ چند فیزیکدان و ریاضیدان به این سؤال گردآوری شده است.
جونا کرون پژوهشگر گروه تحقیقاتی TRIUMF در مقطع فوق دکترا، ونکوور، کانادا
وجود بُعد پنجم یکی از جذاب ترین احتمالات دنیاست که البته شاید در طبیعت محقق نشود. در واقع بُعد دیگری که مثل فضا (به جای زمان) رفتار کند، اما فشرده و متناهی باشد، در بسیاری از نظریه های فیزیک ذرات به چشم می خورد.
بُعد اضافه احتمالاً می تواند بعضی ویژگی های ذراتی که در آزمایشات به آنها برخورده ایم را توضیح دهد، یا وجود دیگر ذرات را پیش بینی نماید، یا رفتار جاذبه را تفسیر کند.
بُعد پنجم، چه واقعی باشد و چه نباشد، مبنای محاسباتی فوق العاده ارزشمندی محسوب می شود. تصویر پنج بُعدی امکان اجرای محاسباتی را برای ما ممکن می کند که در فضای چهاربُعدی میسر نخواهد بود.
احتمالاً هیچوقت بُعد پنجم را به شکل مستقیم نخواهیم دید، اما شاید بتوانیم شواهدی برای وجود آن به دست بیاوریم. مثلاً هیچکس تابحال یک کوارک را به صورت مجزا ندیده، اما مدل کوارک به راحتی ویژگی های ذرات بزرگ تر و ترکیبی یعنی هادرون ها را توضیح می دهد. به همین خاطر دانشمندان، کوارک ها را به عنوان ذرات بنیادی در نظر می گیرند.
به همین صورت اگر شواهد کافی برای نظریات فضای پنج بُعدی به دست آوریم، یعنی اطلاعات موجود را تفسیر کرده و پیش بینی های دقیقی انجام دهیم، آنگاه وجود بُعد پنجم بسیار محتمل خواهد بود.
تیم راس فیزیکدان مؤسسه فیزیک نظری دانشگاه فناوری وین
من در حوزه نظریه ریسمان کار می کنم و به همین دلیل، باید نظریه نسبیت عام اینشتین را با مکانیک کوانتوم تلفیق کنم. نظریه ریسمان تنها در صورتی برقرار است که نه تنها بُعد پنجم، بلکه بُعدهای ششم، هفتم، هشتم، نهم و دهم هم داشته باشیم. بدون این بُعدهای اضافه نمی توانیم تئوری منسجمی برای توضیح جهان هستی بنا کنیم.
بُعدهای اضافه چگونه هستند؟ از آنجا که این بُعدها را نمی بینیم، باید خیلی کوچک باشند. ساده ترین مثال برای روشن ساختن این موضوع، نِی است. نِی از دور شبیه یک شیء تک بُعدی به نظر می رسد ولی وقتی به آن نزدیک شوید، بُعد دیگری را به شکل دایره داخل آن می بینید. شاید بُعد پنجم در فضا به شکل همین دایره کوچک حضور دارد، اما به قدری کوچک است که آن را نمی بینیم.
روش های پیچیده تری برای جستجوی بُعدهای اضافه وجود دارد که در آنها از نور یا میکروسکوپ استفاده نمی شود، اما تمام این روش ها فقط کران بالای طول این بُعد حلقوی را مشخص می کنند. بسته به ابعاد این بُعد اضافه، شاید بتوانیم در آینده آن را کشف کنیم.
اگر بیش از یک بُعد اضافه داشته باشیم، همگی آنها می توانند حلقوی باشند اما وجود شکل های دیگر هم ممکن است. مثلاً دو بُعد اضافه به شکل یک دونات (دو دایره مرتبط با هم) یا حتی یک کره را در نظر بگیرید.
سؤال اصلی این است که چرا بُعدهای اضافه با سه بُعد کنونی تفاوت اساسی دارند؟ فرض کنید بُعدهای اضافه خیلی بزرگ باشند. مثلاً دایره های غول آسایی را در نظر بگیرید که اگر با فضاپیما به مدت طولانی درون یکی از آنها پرواز کنید، دوباره به جای اول خود بر می گردید. البته هنوز شواهدی برای تأیید حلقوی بودن این ابعاد در اختیار نداریم، به همین دلیل رد کردن آنها هم ممکن نیست.
واضح است که سه بُعد اصلی با بُعدهای اضافه تفاوت دارند و فرضیاتی هم در این زمینه وجود دارد، اما نمی توان با اطمینان در مورد آنها صحبت کرد. یکی از مشکلات جهان دوبُعدی این است که حیات به شکل کنونی در آن شکل نمی گیرد. همین مسئله برای بُعدهای اضافه هم وجود دارد، یعنی شاید حیاتی که ما می شناسیم فقط با یک زمان و سه بُعد مکانی سازگار است.
[البته چندی پیش جیمز اسکارگیل محقق دانشگاه UC Davis کالیفرنیا این فرض را زیر سؤال برده و می گوید تشکیل حیات در جهان دوبُعدی هم ممکن است.
سابین هاسنفلدر پژوهشگر مؤسسه تحقیقات پیشرفته فرانکفورت
هیچ مدرکی برای وجود بُعد پنجم در فضا وجود ندارد. دانشمندان همیشه به دنبال بُعد پنجم و حتی بیشتر از آن بوده اند، اما مدرکی به دست نیاورده اند و فقط بهانه می آورند که چرا قادر به دیدن یا تجربه آنها نیستیم. ساده ترین بهانه هم این است که ابعاد جدید در فواصلی کوتاه تر یا طولانی تر از آنچه تاکنون اندازه گرفته ایم، حضور دارند.
تعداد زیادی فیزیکدان نظری در حال حاضر وجود دارند که به محاسبات و مدلسازی در زمینه بُعدهای اضافه مشغولند؛ مثلاً اینکه اگر بُعد پنجم با چنین ویژگی هایی وجود داشته باشد، چه تأثیری بر تابش زمینه کیهانی (CMB) خواهد داشت. ولی به خاطر فقدان شواهد کافی و حتی دلایل محتمل، بحث در مورد بُعدهای اضافه را می توان در کنار بحث راجع به تک شاخ ها قرار داد.
پیتر ویت استاد دانشکده ریاضیات دانشگاه کلمبیا
راه های متعددی برای افزودن بُعد پنجم وجود دارد. مشکل این است که اگر بُعد پنجم به چهار بُعد دیگر شبیه باشد، هیچ مدرک و سندی برای آن در اختیار نداریم و هیچ نظریه ای هم نمی تواند از این بُعد اضافه برای توضیح مسائل کنونی استفاده کند.
مدل استاندارد ذرات بنیادی بر اساس نظریات هندسی بنا شده و به همین دلیل، ابعاد هندسی فراتر از چهار بُعد کنونی (سه بُعد مکانی بعلاوه زمان) را در نظر می گیرد. با این حال ابعاد دیگر کاملاً متفاوت عمل می کنند و قوانین کنونی فیزیک بر آنها حاکم نیست.
شون کارول استاد دانشکده فیزیک مؤسسه فناوری کالیفرنیا
نمی دانیم که بُعد پنجم یا ششم و بیشتر از آن وجود دارد یا خیر. احتمال وجود بُعدهای اضافه در برخی نظریه های پرطرفدار مثل نظریه ریسمان مطرح شده اند، ولی هیچ مدرک تجربی برای اثبات آنها در دست نیست. اگر بُعد دیگری وجود داشته باشد، احتمالاً از محدوده درک ما خارج است. ذرات و نیروهایی که ما می شناسیم به فضای سه بُعدی وابسته هستند. با این حال فیزیکدانان هنوز هم آزمایش هایی را انجام می دهند تا احتمالات مختلف را بررسی کنند.
قوانین و مقررات
نسخه موبایل
نظر (2+)
وجود دست کم ۳۶ تمدن بیگانه هوشمند در کهکشان ما
گروهی از دانشمندان فیزیک نجوم در دانشگاه ناتینگهام بریتانیا طی یک تحقیق اعلام کردند که احتمالا دست کم ۳۶ حیات فرازمینی هوشمند در کهکشان راه شیری وجود دارند.
این اخترشناسان درباره نحوه محاسبه تعداد تمدن های بیگانه می گویند نکته کلیدی در برآورد جدید بر این واقعیت بنا شده که تشکیل حیات روی کره زمین، به نحوی که منجر به ظهور تمدن شود، حدود 4/5 میلیارد سال طول کشیده است. در نتیجه تشکیل حیات در کرات دیگر نیز دست کم می بایست به همین اندازه طول کشیده باشد.
یک شاخص دیگر بر این فرض بنا شده است که یک تمدن هوشمند، مشابه آنچه در زمین داریم، حداقل باید ۱۰۰ سال دوام آورده باشد تا بتواند به مرحله ارسال امواج برسد. این امر بخشی جداناپذیر از محاسبات را تشکیل می دهد چرا که شمار تمدن ها به شکل زیادی بستگی به این دارد که آن ها برای چه مدت امواجی رادیویی، تلویزیونی یا ماهواره ای، که حاکی از وجودشان باشد به فضای بیرونی ارسال کرده باشند.
تعداد تمدن های فرازمینی هوشمند در کهکشان راه شیری معمولا از معادله ای به نام معادله دریک به دست می آید. این معادله شامل متغیرهایی نظیر نرخ متوسط تشکیل ستاره در کهکشان، تعداد ستاره های دارای سیاره، تعداد سیاره هایی که امکان تشکیل حیات در عمرشان می رود و طول عمر تمدن می شود.
تام وستبی، استادیار مکانیک آسمان در دانشگاه ناتینگهام و از نویسندگان مقاله، می گوید: روش کلاسیک برای تخمین شمار تمدن های هوشمند مبتنی بر حدس هایی درباره متغیرهای مربوط به حیات بود، اما نظرات درباره چنین موضوعی خیلی متنوع هستند. تحقیق جدید ما با استفاده از داده های تازه این برآوردها را ساده سازی می کند و به ما یک تخمین قابل اطمینان از شمار تمدن ها در کهکشان راه شیری می دهد.
کهکشان راه شیری، که منظومه شمسی ما در آن قرار دارد، شامل حدود ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره است. تخمین زده می شود در کهکشان راه شیری به ازای هر ستاره تقریبا یک سیاره فراخورشیدی وجود داشته باشد.
محققان می گویند فاصله متوسط با یکی از این تمدن های بیگانه هوشمند به ۱۷ هزار سال نوری می رسد در نتیجه ارتباط با آن ها در حال حاضر غیرممکن است.
کریستوفر کونسلیس، پرفسور اخترفیزیک در دانشگاه ناتینگهام که تیم محققان را رهبری کرده است، می گوید: جستجو برای تمدن های هوشمند فرازمینی نه تنها امکان وجود تشکیل حیات را آشکار می کند، بلکه به ما سرنخ هایی می دهد که تمدن خودمان تا چه زمانی دوام خواهد آورد. وی ادامه داد: اگر حیات هوشمندی را در کهکشان پیدا کنیم، این به ما نشان خواهد داد که تمدن ما می تواند بیشتر از صدها سال دوام بیاورد. اما اگر تمدنی را نیابیم، این به معنای نشانه بدی برای امکان حیات بلندمدت خودمان خواهد بود.
نتایج تحقیق این دانشمندان در نشریه علمی اخترفیزیک منتشر شده است.
https://isef.ir/news/70936