Теоретически, нам невозможно воспринять четырехмерное существо. Разве что оно прорвется в нашу трехмерную реальность.
Книга Эдвина А. Эбботта “Флатландия: роман во многих измерениях” исследует концепцию физических измерений через персонажей, сталкивающихся с существами высших измерений. Главный герой, “А. Квадрат”, живет в двумерном мире под названием Флатландия. Когда его посещает трехмерная “Сфера”, Квадрат осознает, что существует целый мир, который он никогда не мог себе представить. В конце концов, его взаимодействие со Сферой открывает его разум для возможности существования еще более высоких измерений.
Эта книга, до сих пор популярная спустя 140 лет, демонстрирует человеческое увлечение высшими измерениями, а также нашу борьбу за понимание концепции Вселенной, где могут существовать существа высших измерений, например, инопланетяне. Давайте уточним: на данный момент инопланетяне, обитающие в любом измерении, являются чисто гипотетическими, не говоря уже о четвертом измерении. Но этот факт не помешал ученым и философам исследовать идею о том, каким могло бы быть высшее измерение. И множество мысленных экспериментов уже расширили наши математические знания о высших измерениях, позволяя нам концептуализировать взаимодействие четырехмерных существ с нашим трехмерным пространством.
Высшие измерения являются необходимой особенностью в математике, единственным способом понять определенные концепции. Например, теория струн — пока что наше лучшее объяснение того, как ведут себя мельчайшие частицы во Вселенной — требует существования высших физических измерений. В противном случае поведение вибрирующих “струн”, которые, по мнению теоретиков, составляют все частицы, не может работать. Современные физики допускают теоретическую возможность того, что наша Вселенная начиналась с целых 11 измерений.
На протяжении многих лет эксперименты и математическое моделирование предоставили некоторое представление о четырехмерных характеристиках. Например, двумерные эксперименты, проведенные в США и Европе в 2018 году, показали свидетельства четырехмерного существования, поскольку ученые смогли сделать логические выводы на основе поведения электронов при определенном изменении их электрического заряда. Сначала электроны двигались в одном направлении через электропроводящий материал. Когда исследователи поместили магнитное поле перпендикулярно материалу, оно заставило электроны отклоняться либо влево, либо вправо. По сути, электроны оказались заперты в двух измерениях. Физики, участвовавшие в эксперименте, экстраполировали, что сравнимый эффект мог бы произойти в четвертом измерении, и мы бы увидели его последствия в нашем привычном трехмерном мире.
Другими словами, мы можем видеть свидетельства четвертого измерения в нашем собственном. Как трехмерные существа, мы отбрасываем двумерную тень. Тот же принцип может быть верен для четырехмерных существ, которые могли бы оставлять следы себя в нашем мире. Чтобы понять, как это возможно, давайте начнем с базовой концепции того, как различные измерения связаны друг с другом.
Как жители трехмерного мира, мы легко воспринимаем три измерения: высоту (или длину), ширину и глубину. Мы можем перемещаться вверх и вниз, влево и вправо, вперед и назад. И мы знаем о низших измерениях. Нулевое измерение – это точка, которая не имеет высоты, ширины или глубины. Первое измерение разветвляется, становясь линией, имеющей только длину. Для одномерного существа ничего не существовало бы за пределами этой линии.
Двумерные фигуры, как персонажи во Флатландии, – это то, что мы можем нарисовать на бумаге, например, квадраты или круги. Они имеют и ширину, и длину, и могут перемещаться в этих направлениях. Однако двумерное существо не смогло бы выбраться за пределы листа бумаги, на котором оно живет, потому что просто не может воспринимать ничего, кроме двух измерений. С добавлением третьего измерения возникает гораздо более богатая реальность, потому что теперь фигура может перемещаться вверх и вниз, буквально спрыгивая с бумаги. Это форма вселенной, которую мы знаем и воспринимаем как должное.
Теперь начинается сложная часть. Чтобы шагнуть в высшие измерения, вы, по сути, делаете прямой угол к предыдущей фигуре: сначала возводите линию в квадрат для второго измерения, а затем возводите линию в куб, чтобы достичь третьего измерения. Чтобы подняться в четвертое измерение, нужно сделать то же самое — создать прямой угол к кубу, расширяя его в “гиперкуб” или тессеракт. Четыре линии соединяются с каждой точкой, и каждая поверхность является кубом.
Иногда физики описывают четвертое измерение как пространство, перпендикулярное кубу. (еще запутались?). Это описание, хотя и геометрически точное, не очень помогает — ни один мозг, настроенный на 3D-мир, не может понять, как на самом деле выглядит тессеракт или другой объект высшего измерения. Так что теоретически мы не смогли бы воспринять четырехмерное существо нашими органами чувств — если только оно каким-то образом физически не проникнет в нашу трехмерную реальность.
Как бы мы увидели пришельцев из высших измерений, если бы они вошли в наш трехмерный мир? “Ну, это зависит от того, какая часть 4D-объекта проходит через наше 3D-пространство”, — объясняет популяризатор науки Тоби Хенди. Она предоставляет наглядную визуализацию того, как бы выглядел четырехмерный объект в нашей трехмерной реальности, на своем YouTube-канале Tibees. Предположим, есть четырехмерный шар.
Хенди протягивает руку, и на ней появляется маленький красный клубок пряжи. “Сейчас мы видим небольшую сферу, потому что этот срез находится близко к краю 4D-шара”, — говорит она. По мере того как шар движется через наш мир, он, кажется, растет. Когда он выходит из нашей плоскости существования, он снова уменьшается, а затем исчезает. “4D-шар все еще существует, но наш срез пространства его не содержит”, — заключает Хенди. С другой стороны, 4D-существо смогло бы видеть шар и точно знать, где он находится, говорит она:
С переводом на русский:
Таким же образом пришелец из четвертого измерения может пройти в основном незамеченным через “срез” нашей трехмерной вселенной. Появилась бы только его часть, материализуясь из ниоткуда, а затем мы увидели бы все больше и больше его частей. Но мы никогда не смогли бы увидеть его целиком одновременно, потому что мы не можем на самом деле видеть четвертое измерение нашими органами чувств. Наконец, он снова уменьшился бы до ничего.
Если вы не можете полностью уложить это в голове (мы вас не виним), то подумайте об этом так: Квадрат во Флатландии не может постичь третье измерение. Так как же он воспримет сферу, трехмерный объект, вторгающийся в его двумерную плоскость существования?
Представьте, что вы – квадрат на листе бумаги. Когда сфера опускается на лист перед вами, вы начинаете видеть появление маленького круга (из ниоткуда). Это передний “срез” сферы, входящей в ваши два измерения. Постепенно, по мере того как сфера продолжает проходить через вашу двумерную плоскость, круг – который указывает на диаметр тела сферы – становится все больше и больше, пока середина сферы полностью не окажется в вашей плоскости. Этот срез сферы будет самым большим кругом, который вы когда-либо видели.
Затем, когда сфера продолжит свое движение через вашу плоскость, круг начнет уменьшаться, пока не исчезнет полностью, когда сфера полностью пройдет через вашу двумерную реальность. С вашей точки зрения как двумерного существа, вы увидели бы серию кругов, появляющихся, расширяющихся, сужающихся и исчезающих. Вы бы не смогли постичь полную трехмерную форму сферы.
Аналогично, четырехмерное существо, проходящее через наш трехмерный мир, могло бы выглядеть как серия трехмерных “срезов”, появляющихся, расширяющихся, сужающихся и исчезающих, по мере того как оно проходит через наше пространство. Мы бы никогда не смогли увидеть его полную четырехмерную форму, так же как двумерный квадрат не может увидеть полную форму трехмерной сферы.
Это захватывающая и ошеломляющая концепция, которая расширяет границы нашего понимания реальности и возможностей существования. Хотя на данный момент все это остается в области теории и спекуляций, оно побуждает нас задуматься о том, насколько ограничено наше восприятие Вселенной и какие чудеса могут скрываться за пределами нашего трехмерного мира.
Читайте также: Что такое пространственно-временной континуум?
