Повторное открытие

Повторное открытие

Одной из трудностей представления «высоких измерений» является то, что люди (а ученые — тоже люди), несомненно, спросят — «ну, и где это?!». Наиболее стойким аргументом против четырехмерной геометрии Римана, Кэли, Тейта и Максвелла является то, что ни одно экспериментальное доказательство «четвертого измерения» не является достаточно убедительным. Одним из самых простых для понимания аспектов «большей размерности» было то, что существо из пространства меньшей размерности (например, плоский обитатель двухмерной страны «Флэтляндии»), вступая в наше третье измерение, должно сразу же исчезать из мира меньшей размерности (и, следовательно, тут же появляться в большей размерности, будучи геометрически искаженным). По возвращении в пространство своей размерности оно просто должно «магически» появиться вновь.

Однако, по мнению ученых, в нашем измерении люди не поворачивают однажды за угол и не проваливаются прямо в четвертое измерение Римана. Даже если такая физика математически выводима и последовательна, для «экспериментаторов» (а вся настоящая наука должна основываться на проверяемых, независимо повторяющихся экспериментах) это представлялось недоступным для проверки опытным путем, физически не доказуемым. Поэтому гиперпространство — как потенциальное решение для унификации основных законов физики — исчезает с горизонтов научной мысли до апреля 1919 года.

В это время Альберт Эйнштейн получает примечательное письмо. Его написал Теодор Калуца, малоизвестный математик из Кенигсбергского университета в Германии. В первых же строках своего письма он предложил удивительное (по крайней мере для Эйнштейна, который не был осведомлен об оригинальных кватернионных уравнениях Максвелла) решение одной из самых трудных проблем физики — унификацию его (Эйнштейна) собственной теории тяготения и теории электромагнитного излучения Максвелла путем введения пятого измерения. (Поскольку Эйнштейн, формулируя общую и частную теории уже после того, как Риман высказал свои идеи, определил время как четвертое измерение, Калуца был вынужден назвать свою дополнительную пространственную размерность пятой. На самом деле это была та же размерность, что использовалась Максвеллом и его коллегами при обозначении четырехмерных пространств более чем за 50 лет до него.)

Несмотря на успех математической теории и окончательное объединение тяготения и света, вопрос «Где это?» задавался Калуце точно так же, как и Риману за 60 лет до этого, поскольку убедительного экспериментального доказательства физического существования иного измерения не имелось. У Калуцы нашелся прекрасный ответ: он предположил, что четвертое измерение каким- то образом свернулось в «кольца» очень малых размеров, «меньше, чем самый маленький атом».

В 1926 году другой малоизвестный математик, Оскар Клейн исследовал особенности применения идей Калуцы в контексте недавно созданной атомной теории квантовой механики. Клейн специализировался на изучении загадочных полей математической топологии — многомерных поверхностей объектов. Идея квантовой механики была выдвинута Максом Планком и многими другими учеными, несогласными с ограничениями теории электромагнитного поля Максвелла, за год до того, как Клейн начал дальнейшее топологическое исследование идей Калуцы. Теория «квантовой механики» была весьма успешной (а с точки зрения «нормального» здравого смысла — странной) попыткой без помощи геометрии описать взаимодействие между «элементарными частицами», при котором через частицы происходит «обмен сил» и энергии в субатомном мире. В итоге, объединяя две теории, Клейн теоретически предсказывал, что, если новое измерение Калуцы действительно существует, оно, вероятно, свернулось до планковской длины — предположительно самого малого размера, который может существовать в этом элементарном взаимодействии. При этом размер этот составляет только около 10 «в минус тридцать третьей степени» сантиметров в поперечнике. Таким образом, главным препятствием для экспериментального подтверждения теории Калуцы–Клейна и причины того, почему люди не могут просто «войти в четвертое измерение», было то, что расчеты квантовой механики подтвердили: единственный способ измерить такую бесконечно малую величину — произвести измерения при помощи ускорителя ядерных частиц. Имелась только одна маленькая техническая трудность: энергия, которая требовалась для этого, превышала всю суммарную мощность силовых станций Земли.

Таким образом, короткий всплеск интереса к гиперпространственной физике — обсуждение теории Калуцы–Клейна среди физиков и топологов — к 30–м годам XX века сошел на нет. Это произошло отчасти из- за того, что Клейн доказал практическую невозможность прямого экспериментального подтверждения существования дополнительного измерения, а отчасти из- за существенных изменений, широко охвативших становящийся все более и более технологическим мир большой науки.

В то время по всему миру прокатилась волна проверок теорий при помощи ускорителей ядерных частиц. Проводились исследования квантовой механики. Быстро увеличивающееся число «элементарных частиц», порожденных этим необычным математическим миром, заставило Эйнштейна относиться к этой теории как к «колдовству». Позднее, даже после принятия некоторых результатов опытов, он по–прежнему продолжал скептически относиться к тому, что это — полный ответ на вопрос, поставленный физической вселенной.

Прошло еще тридцать лет, прежде чем научный интерес к гиперпространству возродился в виде теории суперструн. В ней элементарные частицы и «поля» рассматриваются как гиперпространственные вибрации бесконечно малых многомерных струн. Для большинства физиков, занимающихся проблемой сегодня, суперструнная гиперпространственная модель имеет огромное преимущество перед своими предшественницами. Помимо того что она фактически объединяет все известные силы Вселенной, от электромагнетизма до ядерных сил, в буквально прекрасную «окончательную» картину мира, она также в определенном смысле предсказывает общее число п–измерений, которое может сформировать: десять или двадцать шесть, в зависимости от чередования струн. Плохо только, что это тоже нельзя проверить, потому что все десять измерений скручены (в модели) в недостижимой опытным путем планковской длине.

Новейшая официальная физическая теория, развивающаяся на протяжении более полувека, максимальное приближение к «Теории Всего» — это не только гиперпространственная модель действительности, это по–прежнему другая теория, которая по причине своей фундаментальности не может быть научно проверена — в то время как гиперпространственную модель, которую можно проверить (и которая, вероятно, проверялась за Железным занавесом в течение десятилетий) систематически игнорируют Западом в течение более ста лет.