Wenn jemand „verschiedene Dimensionen“ erwähnt, neigen wir dazu, an Dinge wie Paralleluniversen zu denken – alternative Realitäten, die parallel zu unseren eigenen existieren, aber wo die Dinge anders funktionieren oder passiert sind. Die Realität der Dimensionen und ihre Rolle bei der Ordnung unseres Universums unterscheidet sich jedoch erheblich von dieser populären Charakterisierung.
Um es zusammenzufassen, Dimensionen sind einfach die verschiedenen Facetten dessen, was wir als Realität wahrnehmen. Wir sind uns sofort der drei Dimensionen bewusst, die uns täglich umgeben – diejenigen, die die Länge, Breite und Tiefe aller Objekte in unserem Universum definieren (die x-, y- und z-Achse).
Jenseits dieser drei sichtbaren Dimensionen glauben Wissenschaftler, dass es noch viel mehr geben könnte. Tatsächlich geht der theoretische Rahmen der Superstringtheorie davon aus, dass das Universum in zehn verschiedenen Dimensionen existiert. Diese verschiedenen Aspekte bestimmen das Universum, die fundamentalen Kräfte der Natur und alle darin enthaltenen Elementarteilchen.
Die erste Dimension ist, wie bereits erwähnt, diejenige, die ihr Länge gibt (aka. der x-Achse). Eine gute Beschreibung eines eindimensionalen Objekts ist eine gerade Linie, die nur in der Länge existiert und keine anderen erkennbaren Eigenschaften aufweist. Fügen Sie eine zweite Dimension hinzu, die y-Achse (oder Höhe), und Sie erhalten ein Objekt, das zu einer 2-dimensionalen Form wird (wie ein Quadrat).
Die dritte Dimension beinhaltet die Tiefe (die Z-Achse) und gibt allen Objekten ein Gefühl von Fläche und Querschnitt. Das perfekte Beispiel dafür ist ein Würfel, der in drei Dimensionen existiert und eine Länge, Breite, Tiefe und damit Volumen hat. Jenseits dieser drei liegen die sieben Dimensionen, die für uns nicht sofort ersichtlich sind, aber dennoch als direkte Auswirkungen auf das Universum und die Realität, wie wir sie kennen, wahrgenommen werden können.
Wissenschaftler glauben, dass die vierte Dimension die Zeit ist, die die Eigenschaften aller bekannten Materie zu einem bestimmten Zeitpunkt regelt. Zusammen mit den drei anderen Dimensionen ist es wichtig, die Position eines Objekts in der Zeit zu kennen, um seine Position im Universum zu zeichnen. In den anderen Dimensionen kommen die tieferen Möglichkeiten ins Spiel, und ihre Interaktion mit den anderen zu erklären, wird für Physiker besonders schwierig.
Nach der Superstringtheorie entsteht in der fünften und sechsten Dimension der Begriff möglicher Welten. Wenn wir in die fünfte Dimension durchschauen könnten, würden wir eine Welt sehen, die sich geringfügig von unserer eigenen unterscheidet, was uns ein Mittel geben würde, die Ähnlichkeit und Unterschiede zwischen unserer Welt und anderen möglichen zu messen.
In der sechsten würden wir eine Ebene möglicher Welten sehen, in der wir alle möglichen Universen vergleichen und positionieren könnten, die mit den gleichen Anfangsbedingungen beginnen wie diese (dh der Urknall). Theoretisch könnten Sie, wenn Sie die fünfte und sechste Dimension beherrschen könnten, in der Zeit zurückreisen oder in verschiedene Zukunftssituationen gehen.
In der siebten Dimension haben Sie Zugang zu den möglichen Welten, die mit unterschiedlichen Anfangsbedingungen beginnen. Während im fünften und sechsten die Anfangsbedingungen gleich waren und die nachfolgenden Handlungen unterschiedlich waren, ist hier alles anders als zu Beginn der Zeit. Die achte Dimension gibt uns wiederum eine Ebene solcher möglichen Universumsgeschichten, von denen jede mit unterschiedlichen Anfangsbedingungen beginnt und sich unendlich verzweigt (daher werden sie Unendlichkeiten genannt).
In der neunten Dimension können wir alle möglichen Universumsgeschichten vergleichen, beginnend mit all den verschiedenen möglichen Gesetzen der Physik und Anfangsbedingungen. In der zehnten und letzten Dimension erreichen wir den Punkt, an dem alles Mögliche und Vorstellbare abgedeckt ist. Darüber hinaus können wir uns als niedrige Sterbliche nichts vorstellen, was es zur natürlichen Begrenzung dessen macht, was wir uns in Bezug auf Dimensionen vorstellen können.
Die Existenz dieser zusätzlichen sechs Dimensionen, die wir nicht wahrnehmen können, ist für die Stringtheorie notwendig, damit sie konsistent in der Natur sind. Die Tatsache, dass wir nur vier Dimensionen des Raumes wahrnehmen können, kann durch einen von zwei Mechanismen erklärt werden: Entweder werden die zusätzlichen Dimensionen in einem sehr kleinen Maßstab verdichtet, oder unsere Welt lebt auf einer 3-dimensionalen Submanifold, die einer Brane entspricht, auf der alle bekannten Teilchen außer der Schwerkraft eingeschränkt wären (aka. brane-Theorie).
Wenn die zusätzlichen Abmessungen verdichtet sind, müssen die zusätzlichen sechs Abmessungen die Form eines Calabi–Yau-Verteilers haben (siehe oben). Während sie für unsere Sinne nicht wahrnehmbar sind, hätten sie die Entstehung des Universums von Anfang an bestimmt. Daher glauben Wissenschaftler, dass sie, wenn sie durch die Zeit zurückblicken und Teleskope verwenden, um Licht aus dem frühen Universum (d. H. Vor Milliarden von Jahren) zu erkennen, möglicherweise sehen können, wie die Existenz dieser zusätzlichen Dimensionen die Entwicklung des Kosmos beeinflusst haben könnte.
Ähnlich wie andere Kandidaten für eine Grand Unifying Theory – auch bekannt als Theory of Everything (TOE) – ist der Glaube, dass das Universum aus zehn Dimensionen besteht (oder mehr, je nachdem, welches Modell der Stringtheorie Sie verwenden) ein Versuch, das Standardmodell der Teilchenphysik mit der Existenz der Schwerkraft in Einklang zu bringen. Kurz gesagt, es ist ein Versuch zu erklären, wie alle bekannten Kräfte in unserem Universum interagieren und wie andere mögliche Universen selbst funktionieren könnten.
Für weitere Informationen gibt es hier einen Artikel über Universe Today über Paralleluniversen und einen anderen über ein Paralleluniversum, von dem Wissenschaftler dachten, sie hätten es tatsächlich nicht gefunden.
Es gibt auch einige andere großartige Ressourcen online. Es gibt ein tolles Video, das die zehn Dimensionen im Detail erklärt. Sie können sich auch die PBS-Website für die TV-Show Elegant Universe ansehen. Es hat eine großartige Seite zu den zehn Dimensionen.
Sie können auch Astronomy Cast anhören. Vielleicht finden Sie Episode 137 Die großräumige Struktur des Universums ziemlich interessant.