Dans sa modification la plus courante, la théorie des cordes affirme que l'univers existe en dix dimensions, mais nous ne pouvons pas percevoir six d'entre elles. À quoi pourraient ressembler ces dimensions supplémentaires ?
Quand quelqu'un dit "d'autres dimensions", vous pensez le plus souvent à des choses telles que des univers parallèles - des réalités alternatives qui existent parallèlement à la nôtre, dans lesquelles le monde est arrangé quelque peu ou complètement différemment. Cependant, la réalité des mesures et le rôle dans la structure de l'univers sont très différents d'une telle compréhension populaire.
En un mot: les dimensions sont différentes facettes de ce que nous percevons comme la réalité. Nous sommes bien conscients des trois dimensions spatiales que nous rencontrons et dans lesquelles nous vivons au quotidien. Ils déterminent la longueur, la hauteur et la profondeur de tous les objets de l'Univers (et correspondent aux axes de coordonnées x, y, z).
Cependant, certains scientifiques pensent qu'en plus des trois dimensions visibles, il peut y en avoir d'autres. Selon les bases de la théorie des cordes, l'univers existe dans dix dimensions différentes. Récemment, nous avons publié un document sur la façon dont ces dimensions supplémentaires, non perçues par nous, peuvent être tordues, compactées, - vous pouvez le lire sur ce lien. Ainsi, ces différents aspects déterminent les forces fondamentales de la nature et de toutes les particules élémentaires de l'univers.
Commençons dans l'ordre. La première dimension, comme nous l'avons déjà noté, détermine la longueur (axe des x). Il est commode de décrire un objet unidimensionnel par une ligne droite qui n'existe que dans le cadre du concept de longueur et n'a pas d'autres traits distinctifs. Si vous lui ajoutez une deuxième dimension, l'axe des y ou la hauteur, vous obtenez un objet en deux dimensions (par exemple, un carré).
La troisième dimension caractérise la profondeur (axe z) - elle donne à tous les objets le concept de surface et de section transversale. L'exemple idéal serait un cube: il existe en trois dimensions - il a une longueur, une hauteur et une profondeur, et donc un volume.
La quatrième dimension est le temps, et cela peut déjà être appelé la compréhension classique et généralement acceptée de celui-ci. C'est une partie indissociable du continuum espace-temps. Il détermine les propriétés de toute matière connue à un moment donné. Avec trois autres dimensions, pour déterminer la position d'un objet dans l'Univers, il est nécessaire de connaître sa position dans le temps. Ainsi, ces quatre dimensions définissent notre réalité - l'Univers, auquel nous sommes habitués et que nous comprenons à un degré ou à un autre.
En plus des dimensions décrites ci-dessus, il y en a sept autres qui ne sont pas si évidentes, mais peuvent toujours être perçues par impact direct sur l'univers et la réalité telle que nous la connaissons. D'autres dimensions supplémentaires sont associées à des possibilités plus profondes. Les physiciens sont confrontés à de sérieuses questions lorsqu'ils tentent d'expliquer leurs interactions avec quatre dimensions « de base ».
Selon la théorie des supercordes, le concept de mondes possibles apparaît dans les cinquième et sixième dimensions. Si nous pouvions percevoir la cinquième dimension, nous verrions un monde quelque peu différent de ce à quoi nous sommes habitués. Nous serions capables de mesurer les similitudes et les différences entre les mondes possibles et le nôtre.
Dans la sixième dimension, nous verrions le plan des mondes possibles, où nous pourrions comparer et déterminer l'emplacement de tous les univers possibles qui ont commencé dans les mêmes conditions que les nôtres (c'est-à-dire le Big Bang). Théoriquement, si nous parvenions à maîtriser les cinquième et sixième dimensions, nous pourrions nous déplacer dans le passé ou dans différentes variantes du futur.
Dans la septième dimension, nous aurions accès à des mondes possibles nés dans des conditions initiales différentes. Alors que dans les cinquième et sixième dimensions les conditions initiales étaient les mêmes et les conséquences différentes, dans cette dimension tout est différent depuis le tout début des temps. La huitième dimension ouvre également l'accès au plan de ces univers possibles, dont chacun a commencé dans des conditions différentes. Ces univers se ramifient à l'infini, c'est pourquoi ils sont appelés infinis.
Dans la neuvième dimension, nous avons la possibilité de comparer les histoires de tous les univers possibles qui ont pris naissance sous toutes les lois possibles de la physique et des conditions initiales. Enfin, dans la dixième dimension, nous nous trouvons au point où tout ce qui est possible et imaginable est ouvert. Au-delà de cela, des êtres aussi limités que nous sommes incapables d'imaginer quoi que ce soit, ce qui fait de cette dimension une limitation naturelle de ce que nous pouvons comprendre à cet égard.
L'existence de ces six dimensions supplémentaires, que nous ne pouvons percevoir, est nécessaire à la théorie des cordes: elles découlent naturellement des calculs mathématiques et des modèles de la théorie, et décrivent donc l'univers dans le cadre de cette théorie. Le fait que nous ne percevions que quatre dimensions de l'espace-temps peut s'expliquer par l'un des deux mécanismes suivants: soit les dimensions supplémentaires sont compactées à très petite échelle, soit nous vivons dans une sous-variété tridimensionnelle - une sorte de brane qui limite toutes les particules connues, sans compter la gravité (théorie son).
Si les dimensions supplémentaires sont effectivement compactées, elles doivent exister en tant que variétés dites de Calabi-Yau. Malgré le fait qu'ils soient inaccessibles à la perception par nos sens, dans ce cas, ils détermineraient la formation de l'Univers dès le début. C'est pourquoi les scientifiques pensent que remonter le temps avec des télescopes et observer la lumière de l'univers primitif est susceptible de les aider à voir comment l'existence de ces dimensions supplémentaires pourrait avoir influencé l'évolution du cosmos.
En tant que l'un des candidats à une théorie du tout, arguant que l'univers se compose de dix dimensions (ou plus, selon la théorie dont vous parlez), la théorie des cordes essaie de réconcilier le modèle standard de la physique des particules avec la relativité générale (la théorie de gravité). En substance, il s'agit d'une tentative d'expliquer et de décrire comment toutes les forces connues de l'univers interagissent et comment d'autres univers possibles peuvent être organisés.