Jedna, dvije, tri dimenzije. Začuđujuće puno ljudi reći će da je broju dimenzija ovdje kraj jer je česta greška poistovjećivanje pojma dimenzija isključivo s prostorom. Oni koji će malo promisliti navesti će i četvrtu dimenziju, a to je vrijeme. Već ovdje možemo naići na razne komplikacije definiranja vremena jer vrijeme je praktički "otporno" na jednostavnu definiciju. Još u našim vrlo mladim danima učili su nas kako jedna godina ima 365 dana, jedan dan ima 24 sata, jedan sat ima 60 minuta koja pak ima 60 sekundi, ali ništa od navedenog ne definira vrijeme. Znanost vrijeme definira kao četvrtu dimenziju našeg svemira. Prve tri, one nama vrlo dobro poznate, su prostorne i znamo da prostor ne postoji bez vremena kao što niti vrijeme ne postoji bez prostora te se stoga vrlo lako da zaključiti kako svaki događaj u svemiru mora uključivati i prostor i vrijeme (prostorno-vremenski kontinuum). Ništa novoga zapravo, ali niti sada nije kraj nabrajanju dimenzija ili barem tako pojedini znanstvenici misle. Naime, po nekim teorijama postoji čak jedanaest dimenzija! Pa u kojoj onda dimenziji mi zapravo živimo?

Dvadeseto stoljeće bilo je iznimno revolucionarno na polju znanosti, posebice fizike i razumijevanja svijeta u kojem živimo. Tako su prošlo stoljeće obilježile dvije znanstvene revolucije, Einsteinova teorija relativnosti i kvantna mehanika. Dok je Einstein opisivao prostor, vrijeme i silu gravitacije, znanstvenici koji su svojim radom bili aktivni u području kvantne mehanike opisivali su svijet nečeg vrlo malog, zapravo nevidljivog. Oni su proučavali svijet atoma, subatomskih čestica i sila. Kada bi ove dvije teorije mogli ujediniti učinili bi nešto od iznimno velike važnosti, ujedinili bi sve temeljne prirodne sile! Upravo je ovo ujedinjavanje jedan od glavnih ciljeva moderne fizike. Naime, osim što bi ovakvo ujedinjenje značilo potpuno razumijevanje temeljnih prirodnih mehanizama, istovremeno bi nam omogućilo i bolji, dublji pogled u sam početak svemira, njegovo rođenje koje popularno nazivamo Veliki prasak.

Koliko nam je kvantna teorija gravitacije uopće bitna?

U svakodnevnom životu i poimanju okoline koja nas okružuje, kvantna teorija gravitacije nije nam presudna. Njeno nepoznavanje u većini slučajeva ne smeta nam puno, kao što nam ona niti ne čini neku presudnu ulogu u poimanju svijeta u kojem se nalazimo. Čak i ako proširimo naše razmatranje van granica Zemlje jer objekti na koje gravitacija bitno utječe, poput planeta, galaksija, crnih rupa toliko su veliki da je općenito utjecaj kvantne mehanike na njih praktički zanemariv. Ako situaciju promotrimo s druge strane, uzevši u obzir objekte za čije razumijevanje je bitna i nužna kvantna mehanika (atomi i elementarne čestice), oni su toliko maleni da gravitacija ne utječe na njihovo ponašanje, kao što ne utječe niti na njihovu strukturu. Ali, ono što nas jako zanima jest sami početak svemira u kojem se nalazimo svi mi, počevši od atoma pa sve do galaksija. Da nije bilo Velikog praska, ne bi niti nas bilo i razumljivo je da nas nastajanje svemira u kojem se nalazimo jako zanima i neprestano tražimo odgovore na mnoga pitanja. Specifičnost Velikog praska je u tome što je tada svemir istovremeno bio dovoljno malen i pritom dovoljno masivan da su njime vrlo vjerojatno upravljali zakoni kvantne gravitacije koji su nama još uvijek nepoznati.

Znanstvenici neumorno nastoje razviti teoriju kvantne gravitacije, posljednjih više desetaka godina vodili su se raznim teorijama i pretpostavkama, ali svega jedna teorija je najdulje opstala i ponudila možda i najuvjerljivije odgovore na određena pitanja. Radi se o teoriji struna koja fundamentalne sile tumači pretpostavkama o posebnim dimenzijama. Iz teorije struna proizlazi da ne postoje samo 3+1 dimenzija već ih ima puno više, oko desetak (po nekim teorijama dimenzija je deset, dok ih je po nekima jedanaest). Točan broj dimenzija proizlazi iz same teorije struna kao posljedica zahtjeva da se u teoriji ne pojavljuju beskonačne veličine (koje fizičari pak u većem broju drugih teorija jako vole koristiti). Pitanje koje se nameće jest zašto se onda nama čini da prostor ima tri dimenzije i za poimanje svijeta u kojem se nalazimo naprosto moramo uključiti i četvrtu dimenziju – vrijeme. Cijela stvar je zapravo vrlo jednostavna ili nam se tako barem naizgled može činiti. Protežnost ovih šest ili sedam dodatnih dimenzija toliko je malena da ih mi jednostavno ne možemo primijetiti. Ako recimo uzmemo konac i promatramo ga s udaljenosti od otprilike jednog metra, on nam se čini kao da je jednodimenzionalan. Međutim, to je samo privid jer konac je trodimenzionalan samo što je njegova protegnutost u druge dvije dimenzije toliko malena da ga mi percipiramo kao naizgled jednodimenzionalan predmet. Konac je puno dulji nego što je širok, te ga stoga moramo pogledati izbliza kako bi vidjeli njegovu trodimenzionalnost. Naravno da je teorija struna sve samo ne toliko jednostavna, ali primjer s koncem zapravo je donekle i dobar prilikom shvaćanja u kojem smjeru teorija struna ide. Da ne bi bilo zabune, ne postoji toliko dobro povećalo, niti postoji ikakav način da napravimo toliko jako povećalo da jednoga dana uistinu i vidimo ove dodatne dimenzije. Tako nešto jednostavno nije moguće jer smo ograničeni na 3+1 dimenziju i ne postoji način da osjetimo petu, osmu ili jedanaestu dimenziju! Jedino što naše povećalo može učiniti jest da uz pomoć matematike koja proizlazi iz teorije struna sugerira postojanje tih dodatnih dimenzija.

Paralelni svemiri

Teorija struna mogla bi istovremeno objasniti čestice od kojih je svemir sačinjen i njihovo međudjelovanje, ali ostvarivanje tog cilja znanstvenicima je još uvijek jako daleko. Dodatne dimenzije čine teoriju struna jako složenom, da bi se ona uopće pokušala shvatiti mora se koristiti čak velika količina mašte jer su ovo pojmovi koje si ne možemo vizualizirati ili to činimo jako teško. Još uvijek ne znamo kako poznati zakoni fizike proizlaze iz teorije struna, kao što nije poznato niti zašto su naše četiri dimenzije toliko posebne odnosno zašto su tri prostorne dimenzije toliko velike protežnosti u usporedbi sa ostalima koje proizlaze iz ove vrlo zbunjujuće teorije. Ono što znamo i što nije upitno jest da živimo u tri prostorne dimenzije koje percipiramo, da prostor ne možemo odijeliti od vremena (a niti obrnuto) pa tako imamo i četvrtu dimenziju. Sve ostalo prepuštamo znanstvenicima u njihovim potragama iščekujući njihove rezultate koji povremeno zvuče kao znanstvena fantastika. Iako rezultati raznih istraživanja na naš svakodnevni život praktički ne utječu, to ih ne čini nimalo manje važnim ili presudnim. Svijet u kojem živimo istražujemo već stoljećima, a uspjeli smo upoznati svega četiri posto svemira. Posljednje vrlo veliko istraživanje koje povremeno uzburka javnost (često vrlo bespotrebno) odvija se u CERN-u i teoretičari vjeruju kako bi rezultati istraživanja nastajanja subatomskih čestica i njihovih svojstava mogli jasno ukazati na postojanje ovih dodatnih dimenzija. Stručnjaci pretpostavljaju kako bi tada mogli pokazati da čestice nestaju u njima i potom se ponovno pojavljuju u klasične četiri dimenzije. Teorija se bazira na puno pretpostavki, ali ono što je vjerojatno najzanimljivije jest da bi se u tim dimenzijama mogli skrivati i paralelni svemiri. Koliko god da pojam paralelnih svemira zvuči jako maštovito, nažalost istraživanje u tom smjeru bilo bi naprosto nemoguće. Ukoliko i postoje paralelni svemiri, pretpostavlja se da su isključivo gravitacijske vrste kojima svjetlost ne može putovati. Posljedica toga jest da bi njihovo istraživanje bilo naprosto nemoguće. Za sada nam preostaje mašta i znanstvena fantastika, barem kada je riječ o paralelnim svemirima.