Náš vesmír môže mať piaty rozmer, ktorý by zmenil všetko, čo vieme o fyzike

V roku 1905 Albert Einstein vo svojej špeciálnej teórii relativity ukázal, že priestor je úzko spojený s časom prostredníctvom kozmickej hranice rýchlosti svetla, a tak vlastne žijeme v časopriestore so štyrmi rozmermi. Na každodenné účely však uvažujeme o vesmíre v troch rozmeroch priestoru (sever – juh, východ – západ, hore – dole) a v jednom rozmere času (minulosť – budúcnosť). V takom prípade by piaty rozmer predstavoval ďalšiu dimenziu priestoru. Takýto rozmer nezávisle od seba opísali fyzici Oskar Klein a Theodor Kaluza v 20. rokoch 20. storočia. Inšpirovala ich Einsteinova teória gravitácie, ktorá ukázala, že hmota deformuje štvorrozmerný časopriestor. 

Keďže nie sme schopní vnímať tieto štyri dimenzie, pohyb v prítomnosti masívneho telesa, ako je planéta, nepripisujeme tomuto zakriveniu, ale „sile“ gravitácie. Dala by sa iná sila známa v tom čase (elektromagnetická sila) vysvetliť zakrivením ďalšej dimenzie priestoru? Kaluza a Klein zistili, že áno. No keďže elektromagnetická sila bola 1040-krát silnejšia ako gravitácia, zakrivenie ďalšej dimenzie muselo byť také veľké, že by sa zvinula na niečo oveľa menšie ako atóm a nebolo by možné si ju všimnúť. Keby častica, ako je elektrón, cestovala vesmírom pre nás neviditeľná, otáčala by sa okolo piatej dimenzie ako škrečok v kolese.

Kaluzovej a Kleinovej päťrozmernej teórii zasadil vážnu ranu objav ďalších dvoch základných síl, ktoré pôsobia v oblasti atómového jadra: silnej a slabej jadrovej sily. Myšlienku, že ďalšie rozmery vysvetľujú sily, však o pol storočia neskôr oživili zástancovia teórie strún, ktorá základné stavebné prvky vesmíru nevníma ako častice, ale ako malé „struny“ hmoty a energie. Aby sa napodobnili všetky štyri sily, struny vibrujú v desaťrozmernom časopriestore, pričom šesť priestorových rozmerov je oveľa menších ako atóm. Teória strún viedla k myšlienke, že náš vesmír by mohol byť trojrozmerným ostrovom (brane), ktorý sa vznáša v desaťrozmernom časopriestore.

To prinieslo zaujímavú možnosť vysvetliť, prečo je gravitácia taká mimoriadne slabá v porovnaní s ostatnými tromi základnými silami. Táto teória hovorí, že zatiaľ čo sily sú pripútané k brane, gravitácia uniká do šiestich ďalších priestorových dimenzií, čím sa jej sila na brane enormne oslabuje. Existuje spôsob, ako mať väčší piaty rozmer, ktorý je zakrivený tak, že ho nevidíme, a ten navrhli fyzici Lisa Randallová a Raman Sundrum v roku 1999. Ďalší rozmer priestoru by dokonca mohol vysvetliť jednu z najväčších vesmírnych záhad: identitu temnej hmoty, neviditeľného materiálu, ktorý zrejme šesťnásobne prevyšuje viditeľné hviezdy a galaxie.

V roku 2021 skupina fyzikov z Univerzity Johannesa Gutenberga v nemeckom Mainzi naznačila, že gravitácia doteraz neznámych častíc šíriacich sa v skrytom piatom rozmere by sa mohla v našom štvorrozmernom vesmíre prejavovať ako dodatočná gravitácia, ktorú v súčasnosti pripisujeme temnej hmote. Hoci ide o vzrušujúcu možnosť, treba zdôrazniť, že o možných kandidátov na temnú hmotu nie je núdza. Patria medzi nich subatómové častice známe ako axióny, čierne diery a hmota s reverzným časom z budúcnosti.

Zdroj: sciencefocus.com.