1

بسیاری از ما تفاوت میان دو بعدی و سه بعدی را متوجه می‌شویم؛ یک فیلم معمولی دو بعدی یا تخت است اما یک فیلم سه بعدی عمق دارد. فیزیک‌دان‌های نظری که درباره نظریه ریسمان تحقیق کردند، نظریه‌ای که به‌عنوان نظریه ابر ریسمان نیز شناخته می‌شود، بسیار فراتر از سه بعد استاندارد رفتند. آن‌ها ابعاد بالاتری را پیشنهاد کرده‌اند که ممکن است به ما کمک کند تا بفهمیم جهان چطور کار می‌کند؛ بنابراین این سؤال پیش می‌آید که چند بُعد در جهان وجود دارد؟

در جهان چهار بُعد قابل مشاهده وجود دارد. ما در این جهان چهار بعدی زندگی می‌کنیم که با سه بعد مکانی و یک بعد زمانی تعریف شده است. به عبارت دیگر، تنها با سه عدد می‌توان موقعیت فیزیکی شما در هر لحظه مشخص کرد. در زمین، این مختصات به طول، عرض جغرافیایی و ارتفاع تقسیم می‌شود که ابعاد طول، عرض و ارتفاع یا عمق را نشان می‌دهند. در کنار این مختصات نیز بعد زمانی را قرار بدهید و شما می‌توانید دنیای چهار بعدی را به خوبی مجسم کنید.

یک دنیای تک بعدی مانند یک مهره روی یک نخ است. شما می‌توانید مهره را به جلو ببرید یا به عقب بیاورید، اما برای اینکه موقعیت مکانی آن را مشخص کنید، فقط به یک عدد نیاز دارید و آن طول است. مثلاً مهره اکنون کجا قرار دارد؟ در علامت ۱۵ سانتیمتری.

دنیای دو بعدی را می‌توان همانند یک نقشه مسطح تشبیه کرد یا مانند زمین بازی در بازی‌های تخته‌ای یا شطرنج. برای تعیین مکان فقط به طول و عرض نیاز دارید و برای اینکه موقعیت مکانی چیزی را مشخص کنید، از اندازه طول و عرض استفاده می‌کنید و مکان دقیق آن مشخص می‌شود.

حالا اگر به دنیای قبلی، یک بعد دیگر یعنی بعد ارتفاع یا عمق اضافه شود، دنیای سه بعدی شکل می‌گیرد. در حالی که در مشخص کردن یک زیردریایی روی نقشه دو بعدی فقط به طول و عرض نیاز دارید اما برای مشخص کردن موقعیت دقیق زیردریایی در دنیای واقعی، باید عمق آن را نیز مشخص کرد.

آیا ممکن است بعد فضایی چهارمی نیز وجود داشته باشد؟ خوب، این سؤالی پیچیده است چراکه ما در حال حاضر نمی‌توانیم چیزی فراتر از ابعاد طول، عرض و ارتفاع را درک یا اندازه‌گیری کنیم. درست همان‌طور که برای مشخص کردن مکان یک چیز در دنیای سه بعدی به این سه مقدار نیاز است، در جهانی چهار بعدی به چهار عدد نیاز خواهد بود.

در دنیای ما، اگر شما موقعیت مکانی خودتان را تغییر بدهید، یعنی اینکه به سمت چپ یا راست بروید یا اینکه عقب و جلو بروید، طول و عرض موقعیت مکانی خود را تغییر دادید و اگر روی صندلی بایستد، ارتفاع مکان شما نیز تغییر کرده است. با این حال، شما نمی‌توانید بدون تغییر طول، عرض جغرافیایی یا ارتفاع خود از مکان فعلی‌تان به جای دیگری بروید چراکه بعد فضایی چهارمی وجود ندارد که بتواند در آن حرکت کرد.

اما این واقعیت را نیز باید در نظر گرفت که وقتی ما نمی‌توانیم از بعد فضایی چهارم عبور کنیم یا آن را درک کنیم، لزوماً به معنای آن نیست که وجود ندارد. در سال ۱۹۱۹، ریاضی‌دان تئودور کالوزا این نظریه را مطرح کرد که بعد فضایی چهارم ممکن است نسبیت عام و نظریه الکترومغناطیسی را به هم مرتبط کند.

فیزیکدان نظری اسکار کلاین بعداً این نظریه را اصلاح کرد و پیشنهاد داد که بعد چهارم صرفاً جمع شده است و این در حالی است که سه بعد فضایی دیگر گسترش یافته‌اند. به عبارت دیگر، بعد چهارم وجود دارد اما فقط جمع شده و دیده نمی‌شود، تقریباً شبیه به یک متر نواری که جمع می‌شود. این بدان معنا است که هر نقطه در جهان سه بعدی ما دارای یک بعد فضایی چهارم اضافی خواهد بود که در داخل آن قرار دارد.

نظریه ریسمان: چهارچوب نظری برای ابعاد اضافی

با این حال، نظریه‌پردازان ریسمان برای تقویت نظریه‌های ابر ریسمان خود درباره کیهان به دید کمی پیچیده‌تری نیاز دارند. در واقع، بسیار آسان است که فرض کنیم آن‌ها در ارائه ۱۰ یا ۱۱ بعد از جمله بعد زمان کمی خودنمایی کنند. یکی از راه‌ها برای تجسم ابعاد زیاد این است که تصور کنیم هر نقطه از دنیای سه بعدی ما شامل یک نوار جمع شده نیست بلکه یک شکل هندسی خمیده و شش بعدی دارد.

به این موضوع فکر کنید که یک دیوار بتنی از دور محکم به نظر می‌رسد، بااین‌حال، نزدیک‌تر شوید و گودی‌ها و سوراخ‌هایی را خواهید دید که روی سطح آن کاملاً مشخص هستند. حتی اگر نزدیک‌تر شوید، مولکول‌ها و اتم‌های تشکیل دهنده آن‌ها را خواهید دید. یا یک کابل را در نظر بگیرید که از فاصله دور همانند یک رشته ضخیم به نظر می‌رسد ولی وقتی به آن از نزدیک نگاه کنید، می‌بینید که از رشته‌های بی‌شمار و به هم بافته تشکیل شده است. همیشه پیچیدگی بیشتری از آن چه می‌بینیم وجود دارد و این پیچیدگی پنهان ممکن است تمام ابعاد کوچک و پیچیده را پنهان کرده باشد.

با این حال، ما فقط می‌توانیم سه بعد فضایی و یکی از ابعاد زمانی را درک کنیم و متوجه شویم. اگر ابعاد دیگری وجود دارند، فعلاً فراتر از تصور محدود ما هستند.