Какой бы была вселенная с четвертым измерением?

Что изменилось, если бы было не только три пространственных и одно временное измерений? Представьте, если можете, способность двигаться в дополнительном направлении: помимо вверх-вниз, север-юг, запад-восток. Что существует независимое направление за пределами наших условных понятий осей x, y и z. И представьте, что вы единственный в мире, кто может получить доступ к этому четвертому измерению. Кому-нибудь в нашем трехмерном мире показалось бы, что вы умеете делать странные и необычные вещи, которые в некотором роде делают вас богоподобным:

Вы будете так же богоподобны, как и ребенок с разноцветными карандашами или фломастерами. С точки зрения нашего дополнительного (третьего) пространственного измерения, мы можем забираться внутрь любого двухмерного существа и перемещать его в его среде, не вырезая. Можем вывернуть наружу, поменять местами право и лево. Можем «вынуть» его из его вселенной и поместить в другое место.

И если мы сами, будучи трехмерными существами, решим попасть в двухмерную вселенную, мы будем выглядеть очень странно, поскольку они могут видеть только «двухмерные срезы» нас в определенный момент. Двигаясь сверху вниз по их срезу пространства:

К счастью, в нашей Вселенной нет четырехмерных существ, потому что они были бы неотличимы от божественных существ, играющих с физикой. Но что, если вместо того, чтобы мы были существами более высокого измерения, сама Вселенная имела бы больше измерений, чем сейчас? Стоит отметить, что это вполне возможно. Было показано, что в прошлом у Вселенной могло быть больше измерений.

В контексте общей теории относительности весьма несложно построить пространство-время, в котором число «больших» (то есть макроскопических) измерений меняется со временем. Мы не только могли иметь большое дополнительное измерение в прошлом, но и в будущем тоже, либо вообще можно создать постоянно меняющееся пространство-время, в котором это число постоянно меняется.

Физические последствия этого невероятны: у нас может быть Вселенная, в которой появляется четвертое дополнительное пространственное измерение.

На что это будет похоже? Обычно мы не задумываемся об этом, но четыре фундаментальных взаимодействия — гравитация, электромагнетизм и две ядерные силы — имеют определенные силы и свойства, потому что существуют в том числе измерений, которое есть у нашей Вселенной. Если мы снизим или повысим число измерений, изменится, к примеру, расположение линий силового поля.

Было бы катастрофой, если бы электромагнетизм или ядерные силы изменились мгновенно, поскольку атомы или атомные ядра распались бы, изменились в размерах или образовали абсолютно беспорядочную структуру или связанной структуры (например, людей), которая от них зависит.

Давайте рассмотрим атом, в котором электроны движутся по орбите заряженного ядра или внутри атома в самом атомном ядре. Ядра и сформированные из них атомы представляют строительные блоки для всей материи, которая составляет наш мир, и они находятся в чрезвычайно малых масштабах: ангстремы для атомов (10-10 метра), фемтометры (10-15) для ядер. Если позволить этим силам «вытечь» в другое пространственное измерение, что они могли бы сделать, когда это измерение достигнет достаточно большого размера, законы сил, которые ими управляют, изменятся тоже.

В общем, у этих сил будет больше «пространства» для распространения, а значит, они будут быстрее слабеть с пройденным расстоянием, если измерений будет больше. Для ядер это изменение может быть не так уж плохо: размеры ядер будут немного больше, стабильность некоторых ядер изменится, они либо станут радиоактивными, либо стабильными. С этим не так плохо. Но электромагнетизм может быть очень проблематичным.

Представьте, что произошло бы, если бы внезапно силы, связывающие электроны с ядрами, стали слабее. Если бы изменилась сила этого взаимодействия. Вы об этом не задумываетесь, но на молекулярном уровне единственное, что держит вас вместе, это относительно слабые связи между электронами и ядрами. Если вы измените эту силу, вы измените конфигурации всего. Ферменты денатурируют, белки изменят форму, ДНК не будет кодировать молекулы, которые должна кодировать.

Другими словами, если бы электромагнитная сила изменилась, потому что эта сила проникла в большое, четвертое пространственное измерение, которое достигло масштабов ангстреам или около того, тела людей мгновенно свернутся, и они умрут.

Но не все потеряно. Существует множество моделей, в основном вдохновленных теорией струн, где эти силы, электромагнитные и ядерные, ограничены тремя измерениями. Тогда только гравитация сможет перемещаться по четвертому измерению. И это значит, что когда четвертое измерение появилось и увеличилось в размерах (а следовательно и в его эффектах), гравитация начала «утекать» в это дополнительное измерение. И, следовательно, объекты будут испытывать меньше притяжения, чем мы привыкли.

Это привело бы к появлению ряда странных признаков.

Сначала астероиды — которые вращаются, крепко сцепившись вместе, — рассыпятся, поскольку гравитации будет недостаточно, чтобы удержать эти породы и камни. Кометы, подходя близко к Солнцу, будут испаряться быстрее и обзаведутся впечатляющими хвостами. И если четвертое измерение вырастет достаточно большим, гравитационные силы на Земле серьезно снизятся, и наша планета станет больше, особенно по экватору.

Люди, живущие у полюсов, почувствуют, как уменьшилась сила тяжести, а люди, живущие у экватора, рискуют быть выброшенными в космос. На макроуровне знаменитый закон тяготения Ньютона — закон обратных квадратов — внезапно станет законом обратных кубов, так что сила тяжести будет значительно слабеть с увеличением расстояния.

Если бы измерение увеличилось до размера расстояния от Земли до Солнца, фактически все в нашей Солнечной системе стало бы несвязанным. Если бы это продолжалось больше нескольких дней в году — даже если гравитация возвращалась в норму через 50 недель — наша Солнечная система полностью развалилась бы всего за сто лет.

У нас были бы периоды на Земле, когда мы не только получали бы возможность двигаться в «дополнительном» направлении через пространства, помимо вперед-назад, вверх-вниз, вправо-влево, но и когда свойства гравитации сильно менялись бы и не в лучшую сторону. Хотя соревнования с прыжками в высоту и в длину стали бы удивительными, последствия для нашей стабильной системы были бы апокалиптическими.

Дополнительное измерение, пока оно остается в достаточно малых масштабах, будет практически незаметным, особенно если электромагнетизм останется ограниченным нашими тремя измерениями. Но позвольте четвертому пространственному измерению вырасти достаточно большим, чтобы мы могли двигаться через него… И тогда сама планета, звезды, галактики и целая Вселенная окажутся под угрозой. Даже очень короткое время пребывания в этом измерении будет ни на что не похоже. Будьте осторожны в своих желаниях.