Τρεις,δέκα ή έντεκα διαστάσεις;

Γνωρίζουμε ότι ο κόσμος μας είναι τρισδιάστατος. Μαζί με το χρόνο, το μήκος, το πλάτος και το ύψος είναι αυτά που δίνουν στο σύμπαν τη μορφή που «ξέρουμε». Είναι όμως έτσι ή απλώς οι υπόλοιπες διαστάσεις δεν μας είναι ορατές;
Είχε ο Θεός άλλη επιλογή; Ή για να θέσουμε τα πράγματα σε λιγότερη θεωρητική βάση, είναι το σύμπαν υποχρεωμένο να έχει τη μορφή που έχει; H απάντηση σε αυτό το ερώτημα, που ανάμεσα σε άλλους είχε θέσει και ο Αϊνστάιν, παραμένει ασύλληπτη. Είναι όμως πολύ σημαντική, γιατί ένα σύμπαν με νόμους ελάχιστα διαφορετικούς από αυτούς που πραγματικά έχουν παρατηρηθεί θα ήταν τέτοιο όπου η ζωή-και επομένως και η ανθρώπινη ζωή-δεν θα μπορούσε ποτέ να υπάρξει.
Η παρατήρηση αυτή, γνωστή ως ανθρώπινη αρχή, ταράζει πολλούς επιστήμονες καθώς δεν μπορούν να δουν κάποιον βασικό λόγο γιατί τα πράγματα δεν θα μπορούσαν να είναι διαφορετικά. Συγκεκριμένα, δεν μπορούν να καταλάβουν γιατί ο χώρος πρέπει να έχει μόνο τρεις διαστάσεις. Η μελέτη όμως των Andreas Karch και Lisa Randall, από το πανεπιστήμιο της Washington και του Harvard αντίστοιχα, η οποία πρόκειται να δημοσιευθεί αυτό το μήνα στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters, υποστηρίζει ότι οι νόμοι της φυσικής μπορούν πράγματι να μεροληπτούν υπέρ των τριών διαστάσεων. Παραδόξως όμως, εμφανίζουν μια παρόμοια μεροληψία υπέρ των επτά διαστάσεων.
Η ιδέα ότι μπορεί να υπάρχουν περισσότερες διαστάσεις από τις γνωστές μας του ύψους, του πλάτους και του μήκους (και επίσης, για να είμαστε απόλυτα ακριβείς, και την τέταρτη διάσταση του χρόνου) είναι μια συνέπεια των προσπαθειών να λυθεί ένα παλιό πρόβλημα της φυσικής. Ακόμα από τότε που ο Αϊνστάιν ανέπτυξε τις θεωρίες του για το χώρο, το χρόνο και τη βαρύτητα, οι επιστήμονες αναζητούν μια θεωρία για τα πάντα η οποία θα συνενώνει όλες αυτές τις θεωρίες με την κβαντομηχανική – το κομμάτι αυτό της φυσικής που περιγράφει την ηλεκτρομαγνητική και τις δυνάμεις που συγκρατούν μεταξύ τους ατομικούς πυρήνες. Μια τέτοια θεωρία θα μπορούσε να περιγράψει το πώς το σύμπαν εξελίχθηκε μετά το Big Bang. Θα εξηγούσε το γιατί φαίνεται να υπάρχει περισσότερη ύλη από ότι αντι-ύλη. Θα μπορούσε ακόμα να υποδείξει τη φύση της σκοτεινής ενέργειας και ύλης που «κρύβονται» στα όρια της αντίληψης.
Μέχρι σήμερα, οι καταλληλότεροι υποψήφιοι για μια θεωρία των πάντων είναι οι διάφορες εκδοχές ενός κλάδου των μαθηματικών, την ονομαζόμενη θεωρία των χορδών. Δυστυχώς, για την κοινή λογική, οι θεωρίες αυτές απαιτούν από το σύμπαν να έχει δέκα ή έντεκα διαστάσεις αντί για τις γνωστές μας τρεις του χώρου και μιας του χρόνου. Για να κατανοήσουν αυτή την ανωμαλία, μερικοί επιστήμονες προτείνουν ότι οι γνωστές μας τέσσερις διαστάσεις είναι ελεύθερες ενώ οι υπόλοιπες έξι-επτά είναι τυλιγμένες μεταξύ τους τόσο σφιχτά που δεν είναι ορατές ακόμα και με τα πιο ισχυρά όργανα. Αν θελήσουμε να το δούμε με μια καθημερινή αναλογία, ας σκεφτούμε μια ίνα από βαμβάκι. Αυτή μοιάζει να έχει μόνο μία διάσταση. Αν όμως τη δούμε κάτω από έναν μεγεθυντικό φακό μπορούμε να εντοπίσουμε και τις άλλες δύο διαστάσεις της.
Μια δεύτερη ερμηνεία της πολύ-διαστατικότητας ωστόσο, είναι ότι οι επιπλέον διαστάσεις δεν είναι πάντα τυλιγμένες όμως ακόμα και τότε δεν μπορούμε εύκολα να τις παρατηρήσουμε γιατί απλά δεν είμαστε ελεύθεροι να κινηθούμε μέσα σε αυτές. Σε αυτή την εκδοχή, ο χώρος που κατοικείται από τους ανθρώπους είναι μια τρισδιάστατη επιφάνεια ενσωματωμένη σε ένα τοπίο πολλαπλών διαστάσεων. Τα στοιχεία τα οποία συνθέτουν τον άνθρωπο καθώς και οι αντιβαρυτικές δυνάμεις που δρουν πάνω του, είναι αυστηρά περιορισμένα σε αυτή την επιφάνεια – η οποία ονομάζεται μεμβράνη (brane από το αγγλικό membrane)-και δεν έχουν καμία άμεση γνώση από τον πολυδιάστατο χώρο που τα περιβάλλει. Μόνο η βαρύτητα είναι ελεύθερη να διεισδύσει σε όλα τα τμήματα του σύμπαντος, και είναι αυτός ένας από τους λόγους που η βαρύτητα υπακούει σε διαφορετικούς κανόνες από ότι οι άλλες δυνάμεις.
Αυτή τη δεύτερη ερμηνεία επικαλούνται και οι Karch και Randall. Υποθέτουν ότι, αρχικά, το σύμπαν ήταν γεμάτο από ισάριθμες μεμβράνες και αντι-μεμβράνες (η αντίστοιχη μεμβράνη της αντι-ύλης). Αυτές οι μεμβράνες και αντι-μεμβράνες μπορούσαν να έχουν μέχρι και δέκα διαφορετικές διαστάσεις. Οι Karch και Randall αποδεικνύουν μαθηματικά ότι ένα σύμπαν με ίσο αριθμό μεμβρανών και αντι-μεμβρανών φυσιολογικά θα κυριαρχείται από 3 και 7 μεμβράνες γιατί αυτές είναι το λιγότερο πιθανό να αφομοιωθούν από τις αντίστοιχες αντι-μεμβράνες τους.
Το αποτέλεσμα αυτό είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον για δύο λόγους. Είναι η πρώτη ένδειξη για το ότι οι μεμβράνες από μόνες τους μπορούν να εξηγήσουν την ύπαρξη των κρυφών διαστάσεων. Δεν χρειάζεται να είναι τυλιγμένες μεταξύ τους για να μην είναι προσβάσιμες. Επίσης είναι η πρώτη ένδειξη που υποστηρίζει ότι υπάρχει μια υποκείμενη προτίμηση στους νόμους της φυσικής για ορισμένα σύμπαντα, παρέχοντας έτσι μια λύση για την ανθρώπινη αρχή.
Παρόλα αυτά, αυτή δεν είναι μια ολοκληρωτική λύση. Άλλες πραγματικότητες, είτε τριών είτε επτά διαστάσεων, θα μπορούσαν να είναι κρυμμένες κάπου αλλού μέσα στο τοπίο. Και η ζωή σε ένα διάστημα επτά διαστάσεων θα ήταν πολύ διαφορετική από τη ζωή στη γη – αν πράγματι υπήρχε. Κι αυτό γιατί η δύναμη της βαρύτητας θα μειωνόταν πολύ γρηγορότερα με την απόσταση από ότι συμβαίνει σε αυτό τον κόσμο. Σαν αποτέλεσμα, ένα διάστημα επτά διαστάσεων δεν θα είχε πλανήτες σε σταθερή τροχιά γύρω από τα αστέρια. Όπως η σκοτεινή ενέργεια και ύλη, η ανθρώπινη αρχή προκαλεί τους επιστήμονες να την εξηγήσουν.