Czy nasz wszechświat „przecieka”? Tajemnica piątego wymiaru

Wyobraź sobie, że idziesz nocą przez własny dom. Wiesz, gdzie są ściany, czujesz pod stopami twardą podłogę i czujesz się tu całkowicie bezpiecznie. A teraz wyobraź sobie, że w samym środku tej przestrzeni ukryte są „drzwi”. Nie są to jednak zwykłe drzwi, które możesz dotknąć. To kosmiczne przejście, wyrwa w samej tkance rzeczywistości. Co by się stało, gdyby cała nasza rzeczywistość powoli „wylewała się” przez te drzwi do miejsca, którego w ogóle nie widzimy?

Brzmi jak scenariusz wysokobudżetowego filmu Christophera Nolana, ale dla fizyków to nie science-fiction, lecz potężny, realny problem.

Matematyka, która „nie trzyma się kupy”

Dlaczego naukowcy w ogóle szukają piątego wymiaru? Wszystko przez gigantyczną dziurę w naszej wiedzy o wszechświecie.

Obecnie fizyka opiera się na dwóch filarach: Modelu Standardowym (instrukcji obsługi cząstek elementarnych) oraz Ciemnej Energii (tajemniczej siły, która rozpycha wszechświat coraz szybciej).

I tu pojawia się problem. Kiedy naukowcy biorą te dane i wrzucają do wzorów, wychodzi totalny chaos. Z obliczeń wynika, że ciemna energia powinna być gigantyczna – wręcz niewyobrażalna. Tymczasem, gdy patrzymy w niebo przez teleskopy, okazuje się, że jest ona absurdalnie mała. To tak, jakbyś obliczył, że filiżanka kawy powinna ważyć 20 kilogramów, a kiedy ją podnosisz, okazuje się, że jest lekka jak piórko.

Matematyka się nie zgadza. A fizycy nienawidzą, gdy matematyka się nie zgadza.

Wkracza „Ciemny Wymiar”

Naukowcy Ignatios Antoniadis i Dieter Lüst zaproponowali rozwiązanie, które jest równie eleganckie, co szalone. Twierdzą oni, że nasza czterowymiarowa rzeczywistość (góra-dół, lewo-prawo, przód-tył i czas) „przecieka” do piątego wymiaru.

Nazywają to scenariuszem „Ciemnego Wymiaru” (Dark Dimension).

Możesz zapytać: „No dobra, ale jak duży jest ten wymiar?”. W większości teorii strun dodatkowe wymiary są mikroskopijne – tak małe, że niemal niewidoczne. Ale tutaj sprawa wygląda inaczej. Badacze sugerują, że ten dodatkowy wymiar ma około jednego mikrona szerokości.

Dla porównania: mikron to rozmiar pojedynczej bakterii. W świecie fizyki cząstek elementarnych mikron to gigant! To tak, jakbyś odkrył, że Twoje małe mieszkanie ma ukryte, ogromne sale balowe schowane za tapetą.

Dlaczego to zmienia wszystko?

Cała ta teoria opiera się na zjawisku zwanym „mieszaniem UV-IR”. Zazwyczaj fizycy zakładają, że świat mikro (mechanika kwantowa) i świat makro (cały wszechświat) żyją w osobnych światach. Nie mieszają się.

Jeśli jednak piąty wymiar istnieje, te dwa światy są ze sobą połączone. Powód, dla którego ciemna energia wydaje nam się taka mała, jest prosty: jej energia „rozlewa się” i rozcieńcza w tym dodatkowym wymiarze. To jak woda wylewana na ogromną podłogę – im więcej ma miejsca, tym cieńsza staje się warstwa płynu.

Jeśli ta teoria się potwierdzi, będzie to „dowód ostateczny” dla Teorii Strun – świętego Graala fizyki, czyli teorii wszystkiego.

Czy da się to udowodnić?

To nie tylko teoretyczne rozważania przy tablicy. Eksperymentatorzy już szukają anomalii w działaniu grawitacji na bardzo krótkich dystansach. Jeśli podczas testów grawitacji w skali mikroskopijnej odkryjemy, że zaczyna ona działać „dziwnie” – np. staje się nagle silniejsza lub słabsza niż powinna – będziemy mogli powiedzieć: „Mamy to! To krawędź naszego wymiaru!”.

Obecnie patrzymy przez maleńką dziurkę od klucza, próbując dostrzec, co jest po drugiej stronie. Niezależnie od tego, czy okaże się to fizyczną przestrzenią, czy tylko genialnym trikiem matematycznym, polowanie na Ciemny Wymiar to jedna z najbardziej ekscytujących przygód współczesnej nauki.

Bądźcie ciekawi, bo wszechświat jest znacznie większy (i bardziej „dziurawy”), niż nam się wydawało!