Esiste una quinta dimensione?

Non c'è accordo tra gli scienziati su questo argomento

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È possibile che esista una quinta dimensione?

Immagina un mondo in cui puoi solo muoverti avanti e indietro lungo una linea. Non vedresti nulla se non punti singoli di fronte a te, e nient’altro che punti dietro di te: un mondo unidimensionale. 

Ora espandilo in una seconda dimensione: puoi muoverti avanti e indietro, e anche a destra ed a sinistra, vivendo il mondo come se fosse la superficie di un foglio di carta. Non potresti scavare un buco né guardare in alto verso il cielo in questo universo.

Aggiungi una terza dimensione e ottieni profondità: le cose assumono forme visibili e possono spostarsi l’una con l’altra, diventando il mondo ricco in cui viviamo. collegata a questo mondo tridimensionale c’è una quarta dimensione, il tempo, che procede in una sola direzione, verso il futuro.

Se ci fosse una quinta dimensione, come sarebbe? Esiste da qualche altra parte questa quinta dimensione invisibile ai nostri cervelli quadridimensionali? E se l’universo avesse undici dimensioni di cui non siamo consapevoli, alcune delle quali fanno parte solo della realtà delle più piccole unità di massa?

Come chiunque altro abbia preso una lezione di fisica (o fumato erba) la rivista online Gizmodo si è chiesta se possa esistere una quinta dimensione e, se sì, come sarebbe. Per avere una risposta hanno contattato alcuni fisici e matematici, scoprendo che intorno a questa domanda la situazione è molto confusa e c’è pochissimo accorda trai ricercatori.

Vediamo le interviste:

Djuna Croon

Ricercatore post-dottorato presso il TRIUMF Theory Group, Vancouver BC, Canada

L’esistenza di una quinta dimensione è un’interessante possibilità che potrebbe essersi o non essersi realizzata in natura. In particolare, in molte teorie della fisica delle particelle si pensa ad una dimensione extra che si comporta come lo spazio (invece che come il tempo). una dimensione extra potrebbe, ad esempio, spiegare le proprietà delle particelle che osserviamo nei nostri esperimenti. Può anche prevedere l’esistenza di altre particelle o spiegare come si comporta la gravità.

Una quinta dimensione, “reale” o meno, potrebbe fornire un utile dispositivo matematico. L’immagine 5D ci consentirebbe di calcolare cose che sono molto più difficili da calcolare in 4D.

Probabilmente non vedremo mai direttamente la quinta dimensione, ma ciò non significa che non possiamo trovare prove convincenti. Ad esempio, nessuno ha mai rilevato un quark isolato, ma il modello a quark svolge un lavoro incredibile nello spiegare le proprietà di particelle composte più grandi (adroni). Per questo motivo, gli scienziati oggi concordano sul fatto che i quark sono particelle fondamentali. Allo stesso modo, se dovessimo raccogliere prove sufficienti che le teorie della 5D possono spiegare i dati esistenti e fare previsioni di successo, allora l’esistenza di una quinta dimensione sarebbe molto ben motivata”.

Tim Wrasse

Fisico all’Istituto di Fisica Teorica dell’Università di Tecnologia di Vienna

Sono un teorico delle stringhe e come tale sto cercando di combinare la teoria della relatività generale di Einstein con la meccanica quantistica. La teoria delle stringhe è, in realtà, coerente se non hai solo una quinta dimensione ma anche una sesta, settima, ottava, nona e decima dimensione. Se non hai queste dimensioni extra, non puoi scrivere una teoria teoricamente coerente che descrive il nostro universo.

Come sono le dimensioni extra? Dal momento che non possiamo vederle, devono essere molto piccole. L’esempio classico è quello della cannuccia. Da lontano sembra un oggetto monodimensionale, ma se lo guardi da vicino vedi che ha una seconda dimensione che è un cerchio. Quindi la quinta dimensione dovrebbe essere un cerchio molto piccolo. Dal momento che è così piccolo non possiamo vederlo. Esistono modi più elaborati per fare ricerca sperimentale di dimensioni extra che non usano la luce e un microscopio, ma hanno tutti in comune il fatto che possono solo dare un limite superiore alla lunghezza di una dimensione extra circolare. Quindi, a seconda di quanto piccola o grande sia una dimensione extra, potremmo scoprirla nel prossimo futuro o potenzialmente mai.

Se hai più di una dimensione in più, possono essere tutte circolari, ma in linea di principio possono anche avere forme più complicate. Quindi, ad esempio, due dimensioni extra potrebbero assumere la forma di una ciambella (essenzialmente due cerchi) o possono essere ad esempio una sfera.

La grande domanda è, se ci sono una o più dimensioni extra, perché sono così diverse dalle tre dimensioni spaziali cui siamo abituati? Queste non sono cerchi piccoli ma molto grandi. Potrebbero essere cerchi giganteschi ed è possibile che se voli con la tua astronave per un tempo molto lungo in un’unica direzione finirai per tornare al punto di partenza.

Non abbiamo prove di una tale circolarità per nessuna delle tre dimensioni, ma non possiamo nemmeno escluderla. Sicuramente le nostre tre dimensioni sono molto diverse dalle minuscole dimensioni extra e ci sono delle speculazioni sul perché questo è vero, ma nulla di ciò è veramente compreso.

Un problema con, ad esempio, avere solo due grandi dimensioni (sinistra-destra e su-giù ma non avanti e indietro) è che la vita così come la conosciamo non potrebbe esistere. Problemi simili potrebbero o potrebbero non esistere per più di tre grandi dimensioni spaziali”.

Sabine Hossenfelder

Ricercatore presso l’Istituto di studi avanzati di Francoforte

Non abbiamo prove per l’esistenza di una quinta dimensione dello spazio. I fisici certamente perseguono idee secondo le quali potrebbe esserci una quinta dimensione (o più di cinque dimensioni) ma dal momento che non abbiamo prove, cercano continuamente scuse per non avere potuto dimostrarne l’esistenza (s). In genere la più utilizzata è il fatto che potremmo vedere nuove dimensioni solo a distanze più brevi o più lunghe di quelle che abbiamo misurato finora.

Ora ci sono molti fisici teorici che si guadagnano da vivere calcolando i dettagli di modelli con dimensioni extra come, ad esempio, quale sarebbe l’effetto sul fondo cosmico di microonde se esistesse una quinta dimensione. Ma mancando prove, o ragioni plausibili, per l’esistenza di altre dimensioni, potremmo anche passare il tempo a discutere se gli unicorni caccino gli arcobaleni“.

Peter Woit

Senior Lecturer nel dipartimento di Matematica della Columbia University

Ci sono molti modi per aggiungere una quinta dimensione, il problema è che se è qualcosa di simile alle altre quattro, non ci sono prove sperimentali e nessuna teoria praticabile su una quinta dimensione nascosta per spiegare qualcosa in modo convincente. Il modello standard delle particelle elementari è una teoria geometrica e, come tale, implica dimensioni geometriche oltre i consueti quattro spazi spazio-temporali. Ma queste dimensioni “interne” si comportano in modo abbastanza diverso, non seguono affatto le leggi fisiche che governano lo spazio e il tempo”.

Sean Carroll

Professore di ricerca presso il Dipartimento di Fisica del California Institute of Technology

Non abbiamo idea se ci sia una quinta (o sesta, settima …) dimensione o no. La possibilità è prevista da alcune teorie molto promettenti, come la teoria delle stringhe, ma non ci sono ancora prove sperimentali a suo favore. 

Se ci sono dimensioni extra, in qualche modo devono essere nascoste dalla nostra ricerca. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che sono arricciate in una pallina o perché le particelle e le forze di cui siamo fatti sono confinate in una “brane” tridimensionale all’interno di uno spazio più grande. I fisici stanno conducendo attivamente ricerche sperimentali per tutte le varie possibilità“.

Fonte: Gizmodo