Χάνει ο κόσμος μας ενέργεια; Η θεωρία για τη «Σκοτεινή Διάσταση» που ανατρέπει τα πάντα
Φανταστείτε ότι περπατάτε στο σπίτι σας το βράδυ. Ξέρετε ακριβώς πού είναι οι τοίχοι και πού το πάτωμα. Νιώθετε απόλυτα ασφαλείς στον χώρο σας. Τώρα, φανταστείτε όμως ότι υπάρχει μια «κρυφή πόρτα» – όχι κάποια φυσική πόρτα από ξύλο, αλλά μια κοσμική ρωγισιά στο ίδιο το συνεχές της πραγματικότητας. Και φανταστείτε ότι ολόκληρος ο κόσμος μας «διαρδেই» μέσα από αυτή τη ρωγισιά, σε ένα μέρος που δεν μπορούμε καν να δούμε.
Μπορεί να ακούγεται σαν σενάριο για ταινία του Christopher Nolan, αλλά για τους φυσικούς, αυτό το σενάριο είναι ένα πραγματικό και τεράστιο «πονοκέφαλο».
Όταν οι μαθηματικές δεν βγαίνουν
Για να καταλάβουμε γιατί οι επιστήμονες ψάχνουν για μια πέμπτη διάσταση, πρέπει να μιλήσουμε για ένα τεράστιο «σφάλμα» στην κατανόησή μας για το σύμπαν.
Σήμερα, η φυσική βασίζεται σε δύο πυλώνες: το Μοντέλο των Σωματιδίων (το «εγχειρίδιο» για τη συμπεριφορά των μικροσκοπικών σωματιδίων) και τη Σκοτεινή Ενέργεια (η μυστηριώδης δύναμη που κάνει το σύμπαν να διαστέλλεται συνεχώς).
Εδώ είναι το πρόβλημα: όταν οι επιστήμονες κάνουν τους υπολογισμούς, τα νούμερα είναι μια τελική χαολογία. Σύμφωνα με τις εξισώσεις μας, η σκοτεινή ενέργεια θα έπρεπε να είναι τεράστια, αξεΥή! Όμως, όταν κοιτάζουμε ουρανό με τα τηλεσκόπια, η ενέργεια που μετράμε είναι ελάχιστη. Είναι σαν να υπολογίζεις ότι ένα φλιτζάνι καφέ πρέπει να ζυγίζει 25 κιλά, αλλά όταν το σηκώνεις, είναι ελαφρύ σαν φτερό.
Τα μαθηματικά «σπάσαν». Και οι φυσικοί απεχθάνονται όταν τα μαθηματικά δεν βγαίνουν.
Η «Σκοτεινή Διάσταση» εισέρχεται στη σκηνή
Μέσα σε μια συναρπαστική νέα έρευνα, οι φυσικοί Ignatios Antoniadis και Dieter Lüst προτείνουν μια λύση που είναι εξίσου κομψή όσο και безумная (παλαβή). Προτείνουν ότι η τετράδιάστατη πραγματικότητα μας (μήκος, πλάτος, ύψος και χρόνος) «διαρδেই» σε μια πέμπτη διάσταση.
Το ονομάζουν «Σενάριο της Σκοτεινής Διάστασης» (Dark Dimension).
Ίσως αναρωτηθείτε: "Και πόσο μεγάλη είναι αυτή η διάσταση;" Στην κλασική Θεωρία των Χορδών, οι επιπλέον διαστάσεις θεωρούνται μικροσκοπικές, σχεδόν αόρατες. Όμως αυτοί οι ερευνητές προτείνουν κάτι διαφορετικό. Πιστεύουν ότι υπάρχει μια έξτρα διάσταση με εύρος περίπου ένα micron.
Για να το βάλουμε σε ανθρώπινο μέτρο: ένα micron είναι περίπου το μέγεθος μιας βακτηριοφόρου. Στον κόσμο της υποατομικής φυσικής, το micron είναι τεράστιο! Είναι σαν να ανακαλύπτεις ότι το μικροσκοπικό σου σαλόνι έχει μια τεράστια, κρυφή αίθουσα χορού κρυμμένη πίσω από τον ταπετάμη.
Γιατί αυτό αλλάζει τα πάντα
Αυτή η θεωρία βασίζεται σε κάτι που οι φυσικοί τολμάνε να ονομάσουν "UV-IR mixing". Συνήθως, θεωρούμε ότι ο κόσμος των πολύ μικρών (κβάντα) και ο κόσμος των πολύ μεγάλων (το σύμπαν) είναι ξεχωριστοί. Δεν επικοινωνούν.
Αν όμως υπάρχει αυτή η πέμπτη διάσταση, τότε οι δύο κόσμοι είναι συνδεδεμένοι. Η σκοτεινή ενέργεια μας φαίνεται τόσο μικρή επειδή «αραιώνεται» καθώς απλώνεται μέσα σε αυτή την έξτρα διάσταση. Είναι σαν το νερό που χύνεται στο πάτωμα: όσο μεγαλύτερος είναι ο χώρος που απλώνεται, τόσο πιο λεπτή γίνεται η στρώση του.
Αν αυτή η θεωρία αποδειχθεί, θα είναι το «καθοριστικό στοιχείο» για τη Θεωρία των Χορδών – την «Ενοποιητική Θεωρία» που οι επιστήμονες κυνηγούν εδώ και δεκαετίες.
Μπορούμε να το αποδείξουμε;
Δεν μιλάμε μόνο για θεωρίες σε χαρτζόνι. Οι πειραματικοί φυσικοί αναζητούν ήδη αποκλίσεις στη βαρύτητα σε πολύ μικρές αποστάσεις. Αν μετρήσουμε τη βαρύτητα σε μικροσκοπική κλίμακα και δούμε ότι συμπεριφέρεται «παράξενα» (π.χ. γίνεται πιο δυνατή από ό,τι προβλέπει η κλασική φυσική), τότε ίσως βρήκαμε την άκρη της διάστασής μας.
Είμαστε σαν εκείνους που κοιτούν από μια μικρή τρύπα σε μια πόρτα, προσπαθώντας να δουν τι υπάρχει στο άλλο δωμάτιο. Είτε πρόκειται για έναν πραγματικό φυσικό χώρο, είτε για μια πανέμορφη μαθηματική φαντασία, η αναζήτηση για τη Σκοτεινή Διάσταση είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά σύνορα της σύγχρονης επιστήμης.
Μείνετε curious, φίλοι μου. Ο κόσμος μας είναι πολύ μεγαλύτερος (και πιο «ρωγισμένος») από όσο φανταζόμασταν!