Nawet najbardziej zagorzali humaniści rozumieją, iż żyjemy w przestrzeni, która ma trzy wymiary. Pokój, w którym siedzę przy biurku i piszę ten tekst ma trzy wymiary: wysokość, szerokość i długość. Przestrzeń krajobrazu górskiego ,w której za parę dni znajdę się, jest trójwymiarowa. Nawet na równinie mazowieckiej, gdy popatrzę na rozgwieżdżone niebo, to doświadczam trzeciego wymiaru- wysokości (lub głębokości).Jednak, gdy popatrzę na kartkę papieru i pominę na chwilę jej grubość, to widzę przestrzeń dwuwymiarową lub inaczej powierzchnię: szerokość i długość, których iloczyn wyznacza pole powierzchni.Gdy patrzymy na sznur koralików, to powiemy ,że koraliki tworzą coś, co może być modelem przestrzeni o jednym wymiarze. Matematyka potrafi opisać swoim językiem przestrzenie o większej liczbie wymiarów ale ich poglądowe trójwymiarowe modele nie istnieją. Wyobraźnia ludzka jest bezsilna w tym miejscu. Wielowymiarowa przestrzeń fizyczna, jeśli istnieje, ,jest dla nas zmysłowo niedostępna.W “ dół”, możemy wyobrazić sobie spacer ,ale w “górę” ,do przestrzeni o większej liczbie wymiarów, niż 3 – nie.Zróbmy więc ten spacer w “ dół” do przestrzeni dwuwymiarowej, jak to piszą do “płaskolandii”, przy czym w takim oto celu : rozważmy, czy znane nam zjawiska i prawa występujące w naszym ,trójwymiarowym świecie, istnieją( lub mogą zaistnieć) także w przestrzeni dwuwymiarowej ?Na początek, weźmy pod uwagę obiekt fizyczny, w którym wszyscy jesteśmy zanurzeni, który otula Ziemię niezwykle gęsto o czym dowiedzieliśmy się niewiele ponad stu lat temu, który wypełnia nasze domostwa i przenika nasze ciała, który jest najważniejszym nośnikiem informacji krążącej między ludźmi, bez którego nasza cywilizacja mogłaby doświadczyć kataklizmu o nieodwracalnych skutkach, a jest nim pole elektromagnetyczne i rozchodzące się w nim zaburzenia periodyczne zwane falami elektromagnetycznymi.Od czasów odkrycia Jamesa Clerka Maxwella wiemy ,że pole elektromagnetyczne jest ścisłym sprzężeniem dwóch pól: elektrycznego i magnetycznego pozostających w naprzemiennym związku przyczynowo-skutkowym: każda zmiana pola elektrycznego wywołuje powstanie w płaszczyźnie prostopadłej wirowego, prawoskrętnego pola magnetycznego i odwrotnie- każda zmiana pola magnetycznego wywołuje powstanie w płaszczyźnie prostopadłej wirowego, lewoskrętnego pola elektrycznego.Obiekt ten posiada wewnętrzną dynamikę. Zmiany pól sprzężonych E,B rozprzestrzeniają się z prędkością c = 3*10E8m/s (w próżni).Obiekt jest trójwymiarowy, przestrzenny. Wektory E i B drgają w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych.Wobec powyższego w płaskolandii, przy założeniu, że nie ma przestrzeni trójwymiarowej, fale elektromagnetyczne (pole E,B) nie mogłyby powstać. Fizyka płaskolandii nie zawierałaby działu : Elektromagnetyzm. W świecie dwuwymiarowym nie ma czegoś takiego, co nazywamy światłem. Jeżeli dwuwymiarowe istoty, miałyby płaskie receptory wzroku uczulone tylko na światło (w analogii do naszych oczu), to narząd ten, byłby zbędny : w płaskolandii nie ma światła.Dopuśćmy jednak istnienie trzeciego wymiaru, tylko płaszczaki nic o tym nie wiedzą i zmysłowo nie stwierdzają jego istnienia(tzn. trzech wymiarów przestrzeni ).Pole elektromagnetyczne(i fale) teraz istnieją ,ale w płaskolandii mierzą tylko zmiany wektorów E, wektorów B nie rejestrują. Regularności w tych zmianach wektora E będą dla nich bardzo zagadkowe, możliwe że pojawią się różne teoretyczne hipotezy wyjaśniające, pomiary doświadczalne natomiast wektora B, nie będą możliwe(bo to dzieje się w trzecim wymiarze).Jeżeli nerw wzrokowy ich oczu będzie identyczny z naszym – światło dla nich będzie obiektem fizycznym, gdyż nerw ten reaguje tylko na wektor E fali elektromagnetycznej.Podsumuję :A.w płaskolandii, która nie jest zanurzona w przestrzeni trówymiarowej nie ma pola elektromagnetycznego (fal), nie ma światła, nie ma pola magnetycznego!B. w płaskolandii, która jest zanurzona w trójwymiarowej przestrzeni ale płaszczaki jej zmysłowo nie rejestrują, jest światło, nie ma pola elektromagnetycznego(fal),nie ma pola magnetycznego !W obydwu przypadkach pole elektryczne może być, jeśli są tzw. źródła czyli płaskie ładunki elektryczne.W obydwu przypadkach natomiast nie ma pola magnetycznego, bo nie istnieją jego źródła tzw. monopole magnetyczne.Z tej imaginacyjnej opowieści wypływa ciekawy wniosek: przestrzeń decyduje o fizyce! Przestrzeń, a dokładnie jej wymiarowość, decyduje o istnieniu lub nie istnieniu zjawisk i obiektów fizycznych, no i oczywiście praw je opisujących. Przestrzeń nie jest więc biernym tłem, areną ,naczyniem dla zjawisk i obiektów realnych.Czytający, może samodzielnie rozważyć czy w płaskolandii występuje grawitacja opisywana prawem Newtona, prawem tzw. odwrotnych kwadratów. Jeśli czytelnik zna ze szkoły średniej prawo Gaussa dla pól grawitacyjnego i elektrycznego, to łatwo odkryje ,że prawo Newtona i prawo Coulomba mają zupełnie inną postać w krainie płaszczaków : siły te są odwrotnie proporcjonalna do odległości od źródła(czyli od masy lub ładunku), a nie do kwadratu tej odległości. Maleją lub rosną wolniej przy zmianach odległości ,niż ma to miejsce w naszym, trójwymiarowym świecie.Próby odgadnięcia fizyki jaka działa w świecie o mniejszej liczbie wymiarów, pozornie wyglądające naiwnie i dziecinnie ,były podejmowane przez zapomnianego dziś, a bardzo wybitnego fizyka austriackiego, ucznia R.Boltzmanna, który podobnie jak jego nauczyciel, tragicznie rozstał się z życiem ,a mianowicie Paula Ehrenfesta (1880-1933) i podjęte ponownie w wieku młodzieńczym, przez rosyjskiego geniusza ,który zginał w katastrofie samochodowej, Lwa Landaua (1908-1968), umożliwiły konstrukcję aparatu matematycznego zastosowanego później przez następców do ważnych spekulacji na temat: jaka fizyka w przestrzeniach wielowymiarowych o liczbie wymiarów większej od 3?Jednak opowieść o tym, nie pod choinkę świąteczną.
No modern scientist comes close to Einstein's moral as well as scientific stature (John Horgan)
Nowości od blogera
Inne tematy w dziale Kultura
