Физики наблюдали четырёхмерное явление

Наше пространство, как известно, содержит три измерения, часто именуемые длиной, шириной и высотой. Учёные уже давно обсуждают возможность существования большего числа измерений – в нашей ли вселенной или в параллельных, если таковые существуют. Теория суперструн вообще подразумевает десять только пространственных измерений. Пока что всё это остаётся в теории на столах кабинетов физики, однако недавно исследователи смогли наблюдать явление, протекавшее в четырёхмерном пространстве. Эксперимент был описан в журнале Nature.

Физики изучали систему атомов, движущихся в двухмерном пространстве при очень низкой температуре. В стандартных условиях при появлении магнитного поля в этих атомах образуется эффект Холла: в них появляется напряжение, перпендикулярное направлению движения атомов. Не так давно было установлено, что если температура среды очень низкая, а магнитное поле очень большое, то напряжения могут принимать только определённые значения. Далее было доказано, что эффект Холла возникает именно в силу двухмерности системы, а не её конкретных физических свойств; и ещё было доказано, что в трёхмерном пространстве эффект Холла возникать не может.

Получается, что наше трёхмерное пространство влияет на двухмерную квантовую систему, порождая упомянутый эффект Холла. Это можно сравнить с тенью, отбрасываемой объёмным предметом на плоскую поверхность. Если существует четвёртое пространственное измерение, то какой-то аналогичный эффект должен наблюдаться и в нашем трёхмерном пространстве – этакая трёхмерная тень четырёхмерного объекта. Новое открытие учёных кого-то может даже шокировать: именно этот эффект они и наблюдали в лаборатории.

Для этого они построили специальную оптическую сверхрешётку, которая тоже является двухмерной, но более сложно устроенной. Идея этого устройства родилась ещё в 2013 году, но реализовать её удалось только сейчас. В такой системе лучи с различной длиной волны движутся вдоль одного направления под немного разными углами, а вдоль другого свойства лучей могли динамически изменяться с помощью системы регулирования. Оказалось, что атомы в этом устройстве движутся в основном вдоль второго направления – с переменной формой потенциала, что соответствует обыкновенному эффекту Холла; однако наблюдалось и некоторое движение в поперечном направлении, а это соответствует четырёхмерному явлению.

Новый тип эффекта Холла

Обычный эффект Холла уже давно успешно используется в быту. Он применяется в двигателях, компьютерных дисководах, датчиках; с его помощью определяют и измеряют те или иные свойства материального мира. Обнаруженный учёными новый тип эффекта Холла, стало быть, может позволить прикоснуться к материальным объектам «из другого мира» — из четырёхмерного пространства.

В поисках многомерных пространств

Многомерные пространства изучаются в науке с середины XIX века – с того момента, как Риман доказал теоретическую возможность их существования. С тех пор были построены различные геометрические модели объектов четырёхмерного пространства, такие как гиперкуб, бутылка Клейна, четырёхмерные многогранники. Существованием четырёхмерного пространства учёные пытались объяснить и некоторые явления нашего мира, расходящиеся с основными законами физики. Однако до настоящего момента практические подтверждения наличия многомерности так и не были найдены. Помимо этого, на исследования в прошлом оказывали влияние мистические и оккультные концепции, согласно которым «высшие миры», состоящие из большего числа измерений, объявлялись обиталищем душ умерших, духов и божеств. Лишь впоследствии влияние религии и эзотерики на естественные науки прекратилось, хотя в популярных «жёлтых» статьях многомерные миры продолжают объявляться «запредельными».