4D — это вам не кинотеатр с эффектами, это 4-е измерение

Мы привыкли иметь дело с тремя физическими измерениями и одним дополнительным измерением времени, когда мы движемся по Вселенной, но две группы ученых показали, что четвертое пространственное выходит за пределы наших привычных верха-низа, права-лева и переда-зада.

Как и следовало ожидать, учитывая, что это посылает к чертям законы физики, эксперименты являются частично теоретическими, очень сложными и касаются старой доброй квантовой механики.

Объединив две специально разработанные 2D-установки, две отдельные группы исследователей из Европы и США, смогли заглянуть в это четвертое пространственное измерение через так называемый квантовый эффект Холла — определенный способ ограничения и измерения электронов.

«Физически у нас нет 4D-пространственной системы, но мы можем получить доступ к 4D-квантовой теории Холла, используя эту низкоразмерную систему», — сказал исследователь из США Микаэль Рехтсман.

«Возможно, мы можем придумать новую физику в более высоком измерении, а затем разработать устройства, которые используют более высокую физику в более низких измерениях».

Другими словами, так же, как 3D-объект бросает 2D-тень, ученым удалось наблюдать трехмерную тень, потенциально свойственнцю 4D-объекту, даже если мы не можем увидеть сам этот 4D-объект. Это может дать некоторые новые результаты в самых фундаментальных науках.

Благодаря некоторым довольно продвинутым вычислениям, получившим Нобелевскую премию по физике в 2016 году, мы знаем, что квантовый эффект Холла указывает на существование четвертого пространственного измерения.

То, что делают эти новые эксперименты, дает нам картину эффектов, которые могут показать нам это четвертое измерение.

В исследованиях европейской команды участвовали атомы, охлажденные вблизи абсолютного нуля и помещенные в двумерную решетку, описанную исследователями как «кристалл света в форме упаковки от яиц».

С добавлением дополнительных лазеров команда смогла реализовать квантовый «зарядный насос», чтобы возбудить захваченные атомы и заставить их двигаться. Небольшие вариации в движении, замеченные исследователями, совпадают с тем, как проявляется квантовый эффект Холла 4D. Еще один факт в копилку уверенности, что увидеть 4D возможно.

В американском эксперименте также использовались лазеры, на этот раз для управления светом, когда он протекал через блок стекла. Путем манипулирования светом для имитации влияния электрического поля на заряженные частицы снова можно наблюдать последствия 4D-квантового эффекта Холла.

Конечно, мы не можем физически получить доступ к этому миру 4D. Считается, что мы застряли в трехмерном пространстве, но ученые считают, что квантовая механика может каким-то образом улучшить наше ограниченное понимание Вселенной.

Еще один способ подумать об этом, любезно предоставленный в этом видео — если мы были игроками видеоигр с 2D-платформы и внезапно блуждали в 3D-игре. Наша перспектива останется двумерной, но по мере перемещений мы будем видеть искажения и переворачивания. Так происходит, когда 3D-мир помещается в 2D-плоскость.

Подобные искажения были показаны в этом исследовании, намекая на более широкий мир 4D за пределами того, что мы можем видеть прямо сейчас.

Таким образом, мы пока не можем совершить поездку в четвертый пространственный аспект, но у нас есть больше доказательств того, что это существует и лучше понять, как это работает.

Команда исследователей теперь хочет использовать эти исследования для более пристального изучения и, возможно, исследовать еще более совершенную физику на этом пути.

«Я думаю, что эти два эксперимента хорошо дополняют друг друга», — сказал «Gizmodo» один из европейских исследователей Майкл Лозе из Университета Людвига-Максимилиана в Германии.

Подготовлено специально для телеграм проекта “Наука от Фансаенс

Другие наши проекты в телеграм:

@science — самый крупный англоязычный научно-популярный канал в телеграм

@gadget — новости гаджетов и технологий