Žijeme v trojrozmernom vesmíre s tromi priestorovými rozmermi a jedným ďalším časom. Experimenty dvoch skupín vedcov však ukázali, že prítomnosť štvrtej priestorovej dimenzie je skutočne možná a neobmedzuje sa iba na jednoduché smery nahor a nadol, doľava a doprava a tiež dopredu a dozadu.
Malo by sa okamžite vziať do úvahy, že takéto závery sú v rozpore so známymi fyzikálnymi zákonmi, vychádzajú z veľmi zložitých výpočtov, čiastočne z teoretických experimentov a využívajú sa zákony kvantovej mechaniky.
Porovnaním výsledkov pozorovaní dvoch špeciálne vytvorených dvojrozmerných médií dokázali dva nezávislé tímy vedcov z Európy a Spojených štátov nájsť cestu do štvrtej priestorovej dimenzie a vytvoriť takzvaný kvantový Hallov efekt - jav vodivosti dvojrozmerného plynu pri nízkych teplotách v silných magnetických poliach.
„Fyzicky nemáme 4-rozmerný priestor, ale môžeme dosiahnuť štvorrozmerný kvantový Hallov efekt pomocou nízko-rozmerného systému, pretože vysokorozmerný systém je zakódovaný v jeho zložitej štruktúre,“hovorí Makael Rechtsman, profesor na University of Pennsylvania.
„Možno budeme schopní prísť s novou fyzikou vo vyššej dimenzii a potom vytvoriť zariadenia, ktoré majú túto výhodu v nižších dimenziách.“
Inými slovami, 3D objekty vrhajú 2D tiene, z ktorých môžete uhádnuť tvar týchto objektov. Pri pozorovaní niektorých skutočných fyzikálnych trojrozmerných systémov môžeme pochopiť niečo o ich štvorrozmernej povahe, pretože podľa fyzikov môžu byť trojrozmerné objekty tieňmi štvorrozmerných objektov, ktoré sa objavujú v nižších dimenziách. To všetko môže viesť k novým základným objavom vo vede.
Vďaka veľmi sofistikovaným výpočtom, za ktoré bola Nobelova cena udelená v roku 2016, teraz vieme, že kvantový Hallov efekt naznačuje existenciu štvrtej dimenzie v priestore. Posledné experimenty dvoch tímov fyzikov, uverejnené v časopise Nature, nám dávajú príklad účinkov, ktoré môže mať táto štvrtá dimenzia.
Európsky tím vedcov ochladil atómy na takmer nulovú hodnotu a pomocou laseru ich umiestnil do dvojrozmernej mriežky. Aplikovaním kvantovej „pumpy“na excitáciu zachytených atómov si fyzici všimli malé variácie v pohybe, ktoré zodpovedajú prejavom 4D kvantového Hallovho efektu, čo naznačuje, že je možné získať prístup k tejto štvrtej dimenzii.
Propagačné video:
Americký tím fyzikov tiež používal lasery, ale na riadenie svetla prechádzajúceho skleneným blokom. Simuláciou účinku elektrického poľa na nabité častice vedci dokázali pozorovať účinky 4D kvantového Hallovho efektu.
Podľa vedcov sa oba experimenty navzájom perfektne dopĺňajú.
Nemáme, samozrejme, fyzický prístup k tomuto štvorrozmernému svetu (keďže sme uväznení v trojrozmernom priestore), vedci sa však domnievajú, že prostredníctvom kvantovej mechaniky sa môžeme dozvedieť viac o štvorrozmernom priestore a rozšíriť naše obmedzené vedomosti o vesmíre.
Pre lepšiu prehľadnosť vám odporúčame sledovať video nižšie. Ukazuje, ako sa postava 2D plošinovka náhle ocitne v 3D svete. Podľa našej perspektívy sa nám bude zdať, že sme stále v dvojrozmernom svete, ale keď sa v ňom pohybujeme, uvidíme určité deformácie priestoru, pretože trojrozmerný svet bude prekrývaný v dvojrozmernej rovine. Vedci zaznamenali podobné deformácie pri pokusoch opísaných vyššie. Boli to tí, ktorí naznačili existenciu štvordimenzionálneho priestoru, ktorý fyzicky nevidíme, ale jeho účinky sa prekrývajú v našej trojrozmernej rovine.
Napriek tomu, že sa fyzicky nemôžeme dostať do štvorrozmerného priestoru, dostali sme dôkazy o jeho existencii a jasnejší obraz o tom, ako to funguje. Vedci zase chcú výsledky týchto pozorovaní použiť na podrobnejšiu analýzu. Kto vie, možno v priebehu ďalšej práce budú môcť urobiť ďalšie objavy.
Nikolay Khizhnyak