Wir leben in einem dreidimensionalen Universum mit drei räumlichen Dimensionen und einer zusätzlichen Zeit. Die Experimente zweier Gruppen von Wissenschaftlern zeigten jedoch, dass das Vorhandensein der vierten räumlichen Dimension tatsächlich möglich ist und sich nicht auf einfache Richtungen nach oben und unten, links und rechts sowie vorwärts und rückwärts beschränkt.
Es sollte sofort berücksichtigt werden, dass solche Schlussfolgerungen den bekannten Gesetzen der Physik widersprechen, auf sehr komplexen Berechnungen, teilweise theoretischen Experimenten und der Anwendung der Gesetze der Quantenmechanik beruhen.
Durch den Vergleich der Beobachtungsergebnisse zweier speziell erzeugter zweidimensionaler Medien konnten zwei unabhängige Wissenschaftlerteams aus Europa und den USA den Weg in die vierte räumliche Dimension finden und den sogenannten Quanten-Hall-Effekt erzeugen - das Phänomen der Leitfähigkeit eines zweidimensionalen Gases bei niedrigen Temperaturen in starken Magnetfeldern.
„Physikalisch haben wir keinen 4-dimensionalen Raum, aber wir können mit einem niedrigdimensionalen System einen 4-dimensionalen Quanten-Hall-Effekt erzielen, da das hochdimensionale System in seiner komplexen Struktur codiert ist“, sagt Makael Rechtsman, Professor an der University of Pennsylvania.
"Möglicherweise können wir neue Physik in einer höheren Dimension entwickeln und dann Geräte entwickeln, die diesen Vorteil in den niedrigeren Dimensionen haben."
Mit anderen Worten, 3D-Objekte werfen 2D-Schatten, anhand derer Sie die Form dieser Objekte erraten können. Wenn wir einige reale physikalische dreidimensionale Systeme beobachten, können wir etwas über ihre vierdimensionale Natur verstehen, da nach Ansicht der Physiker dreidimensionale Objekte Schatten von vierdimensionalen Objekten sein können, die in niedrigeren Dimensionen erscheinen. All dies kann zu neuen grundlegenden Entdeckungen in der Wissenschaft führen.
Dank sehr ausgefeilter Berechnungen, für die 2016 der Nobelpreis verliehen wurde, wissen wir jetzt, dass der Quanten-Hall-Effekt auf die Existenz einer vierten Dimension im Raum hinweist. Die neuesten Experimente von zwei Physikerteams, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden, geben uns ein Beispiel für die Auswirkungen, die diese vierte Dimension haben kann.
Ein europäisches Wissenschaftlerteam kühlte die Atome auf nahezu Null ab und platzierte sie mithilfe von Lasern in einem zweidimensionalen Gitter. Durch die Anwendung einer Quanten- "Pumpe" zur Anregung eingeschlossener Atome haben Physiker kleine Bewegungsschwankungen festgestellt, die Manifestationen des 4D-Quanten-Hall-Effekts entsprechen, was darauf hinweist, dass auf diese vierte Dimension zugegriffen werden kann.
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Das amerikanische Physikerteam verwendete ebenfalls Laser, um jedoch das durch den Glasblock hindurchtretende Licht zu steuern. Durch die Simulation der Wirkung eines elektrischen Feldes auf geladene Teilchen konnten die Wissenschaftler auch die Auswirkungen des 4D-Quanten-Hall-Effekts beobachten.
Laut Wissenschaftlern ergänzen sich beide Experimente perfekt.
Natürlich haben wir keinen physischen Zugang zu dieser vierdimensionalen Welt (da wir im dreidimensionalen Raum gefangen sind), aber Wissenschaftler glauben, dass wir durch die Quantenmechanik mehr über den vierdimensionalen Raum lernen und unser begrenztes Wissen über das Universum erweitern können.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit empfehlen wir, das folgende Video anzusehen. Es zeigt, wie sich ein Charakter aus einem 2D-Plattformer plötzlich in einer 3D-Welt befindet. Nach unserer Perspektive scheinen wir uns immer noch in einer zweidimensionalen Welt zu befinden, aber wenn wir uns darin bewegen, werden wir einige Verzerrungen des Raums sehen, da die dreidimensionale Welt der zweidimensionalen Ebene überlagert wird. Wissenschaftler haben in den oben beschriebenen Experimenten ähnliche Verzerrungen festgestellt. Sie haben auf die Existenz eines vierdimensionalen Raums hingewiesen, den wir physikalisch nicht sehen können, dessen Auswirkungen sich jedoch auf unserer dreidimensionalen Ebene überlagern.
Trotz der Tatsache, dass wir physisch nicht in den vierdimensionalen Raum gelangen können, haben wir Beweise für seine Existenz und ein klareres Bild davon erhalten, wie er funktioniert. Wissenschaftler wiederum möchten die Ergebnisse dieser Beobachtungen für eine detailliertere Analyse verwenden. Wer weiß, vielleicht können sie im Laufe der weiteren Arbeit andere Entdeckungen machen.
Nikolay Khizhnyak
