pyydä jotakuta nimeämään jokainen tuntemansa ulottuvuus ja hän todennäköisesti luettelee seuraavat: pituus, leveys ja syvyys. He saattavat myös lisätä aikaa, jos he ajattelevat kolmiulotteisen laatikon ulkopuolella. Mutta säieteoreetikko kysyy: ”kuinka monta ulottuvuutta on olemassa?”saisi aikaan hyvin erilaisen vastauksen. Tämän teoreettisen fysiikan haaran mukaan avaruudessa on ainakin 10 ulottuvuutta, joista suurinta osaa ihmisen on mahdotonta hahmottaa.

ulottuvuudet ovat mittareita, joita fyysikot käyttävät todellisuuden kuvaamiseen. Kuulostaa laajalta. Aloitetaan niistä kolmesta ulottuvuudesta, jotka useimmat oppivat ala-asteella. Avaruudelliset ulottuvuudet-leveys, korkeus ja syvyys—ovat helpoimpia havainnollistaa. Vaakasuora viiva on olemassa yhdessä ulottuvuudessa, koska sillä on vain pituus; neliö on kaksiulotteinen, koska sillä on pituus ja leveys. Lisää syvyyttä ja saamme kuution, tai kolmiulotteisen muodon.

näitä kolmea koordinaattia käytetään määrittämään kohteen sijainti avaruudessa. Mutta avaruus ei ole ainoa taso, jolla olemme olemassa; olemme olemassa myös ajassa, jossa neljäs ulottuvuus tulee kuvaan. Kun tiedämme pisteen korkeuden, pituusasteen, leveysasteen ja sijainnin ajassa, meillä on tarvittavat välineet sen olemassaolon kuvaamiseen tuntemassamme maailmankaikkeudessa.

mutta jotkut säieteoriaa kannattavat fyysikot väittävät, että todellisuudessa on muutakin kuin havainnoitavissa oleva maailmankaikkeus. Säieteoria, joka tunnetaan myös nimellä ”superstring theory”, pyrkii yhdistämään kaksi pääteoriaa, jotka kuvaavat miten maailmankaikkeus toimii: yleinen suhteellisuusteoria (joka koskee hyvin suuria kappaleita) ja kvanttimekaniikka (joka koskee hyvin pieniä). Neliulotteisessa maailmankaikkeudessa tämä teoria ei olisi mahdollinen, mutta kun tiedemiehet säätivät matematiikkaa sisällyttämään siihen 10 ulottuvuutta—11 mukaan lukien ajan—heidän yhtälönsä toimivat.

keksittyään teorian, joka riippuu 10 avaruudellisen ulottuvuuden olemassaolosta, jousiteoreetikkojen tehtävänä oli sitten selittää, missä nuo uudet ulottuvuudet piileskelivät. Heidän vastauksensa: ne ovat aivan yhtä todellisia kuin ”suuret” ulottuvuudet, jotka voimme nähdä, mutta lisäulottuvuudet ovat käpertyneet niin tiukasti, että ne ovat liian pieniä huomataksemme ne suoraan.

peruskäsityksemme fysiikasta tekee tämän vaikeaksi käsitellä, mutta säieteoreetikko Brian Greene tekee hienoa työtä rajaamalla käsitteen sellaisilla termeillä, jotka useimmat ihmiset voivat ymmärtää. Vuoden 2005 TED-puheessaan Greene vertaa näitä näkymättömiä ulottuvuuksia puhelinpylväisiin kytkettyihin kaapeleihin: ikkunasta johto näyttää yksiulotteiselta viivalta. Mutta jos tutkisimme sitä läheltä, huomaisimme, että johto on pyöreä, joten se on kolmiulotteinen. Mikään havainnoitavissa olevien ulottuvuuksien vertaaminen havaittavan maailman esineisiin ei voi koskaan olla täydellistä, mutta tämä osoittaa, miten jokin niin olennainen todellisuudelle voi olla piilossa näkyvillä.

säieteorian mukaan avaruudessa on oltava vähintään 10 ulottuvuutta plus yksi ulottuvuus ajalle, mutta on olemassa fyysikoita, jotka väittävät, että niitä on enemmän. Jotkut arvelevat maailmankaikkeuden koostuvan 11 avaruusulottuvuudesta. Mutta todella räjäyttää jonkun tajunnan, kun hän kysyy, kuinka monta ulottuvuutta on, vaikkapa 26: Se on maaginen luku Bosonisen säieteorian mukaan, ja se on niin korkea kuin valtavirran fyysikot ovat valmiita menemään toistaiseksi.

Have you got a Big Question you would want us to answer? Jos näin on, kerro meille lähettämällä meille osoitteeseen [email protected].