Físicos compreenderam pelo menos teoricamente, que pode haver dimensões mais elevadas, para além das nossas três dimensões normais. A primeira pista veio em 1905 quando Einstein desenvolveu a sua teoria da relatividade especial. Claro que, por dimensões, estamos a falar de comprimento, largura e altura. Em geral, quando falamos de uma quarta dimensão, é considerado espaço-tempo. Mas aqui, os físicos significam uma dimensão espacial para além das três dimensões normais, não um universo paralelo, como tais dimensões são confundidas nos programas de ficção científica populares.
Even se houver outras dimensões algures no nosso universo ou em outros, se viajarmos para um lugar que as inclua, os cientistas não têm tanta certeza de que as possamos sequer experimentar. Os nossos cérebros podem ser incapazes. Matematicamente, podemos descrever a 4ª dimensão, mas podemos nunca experimentá-la no domínio físico.
p>Even, o que não nos impediu de procurar provas de dimensões superiores. Um modelo que nos ajuda a concebê-lo mais facilmente e a compreendê-lo melhor é um tesseract ou hipercubo. Este é um cubo dentro de um cubo. Embora seja uma metáfora útil, na realidade não existe no mundo real. Então, como é que os cientistas podem realmente detectar a 4ª dimensão? Duas equipas de investigação separadas, uma nos EUA e outra na Europa completaram experiências duplas, para fazer exactamente isso.
ambas estas foram experiências 2D que insinuaram um mundo 4D, utilizando um fenómeno conhecido como o efeito Hall quântico. O Efeito Hall é quando se tem um material electricamente condutivo, digamos uma folha de metal ou um fio, através do qual se passa corrente. Os electrões movem-se numa direcção. Coloque um campo magnético perpendicular ao material e em vez de os electrões serem desviados para a esquerda ou direita, pelo que se chama a força de Lorentz.
Encontrar aqui uma boa explicação do efeito Hall e do efeito Hall quântico:
O resultado do efeito Hall é que os electrões ficam presos dentro de um sistema 2D. Só se podem então mover em duas direcções. O efeito Hall quântico ocorre ao nível quântico, ou quando o material está a temperaturas muito baixas, ou quando está sujeito a um campo magnético muito forte. Aqui, uma coisa adicional acontece. A voltagem não aumenta normalmente mas, em vez disso, salta em etapas. Ao restringir os electrões com o efeito Hall quântico, também os pode medir.
Sigam a matemática e perceberão que o efeito Hall quântico também é detectável dentro de um sistema 4D. O Professor Mikael Rechtsman da Penn State University fez parte da equipa americana. Ele disse a Gizmodo, “Fisicamente, não temos um sistema espacial 4D, mas podemos aceder à física quântica Hall 4D usando este sistema de dimensão inferior porque o sistema de dimensão superior é codificado na complexidade da estrutura”
Nós próprios, como objectos 3D, lançamos uma sombra 2D. Um objecto 4D deve então fundir uma sombra 3D. Podemos aprender algo sobre um objecto 3D através do estudo da sua sombra. Por isso, é lógico que também podemos ganhar conhecimento sobre um objecto 4D a partir da sua sombra 3D. Ambas as equipas nestas experiências fizeram algo desse tipo. Utilizaram lasers para vislumbrar a 4ª dimensão. Os resultados de cada experiência foram publicados em dois relatórios, ambos na revista Nature.
Na experiência europeia, os cientistas pegaram no elemento rubídio e arrefeceram-no até ao zero absoluto. Depois, prenderam ali átomos dentro de uma malha de lasers, criando o que os investigadores descrevem como, “um cristal de luz semelhante a um ovo-cartão”. Em seguida, introduziram mais lasers para excitar os átomos, criando o que é conhecido como uma “bomba de carga quântica”. Embora os próprios átomos não tenham uma carga, aqui simularam o transporte de cargas eléctricas. Variações subtis nos movimentos dos átomos coincidiram com a forma como o efeito Hall quântico se iria desenrolar na 4ª dimensão.
Para ouvir uma explicação da 4ª dimensão usando um jogo de vídeo, clique aqui:
Na experiência americana, foi usado vidro para controlar o fluxo de luz laser para o sistema. Tratava-se basicamente de um prisma de vidro rectangular com uma série de canais no seu interior, que pareciam vários cabos de fibra óptica presos no interior, correndo o comprimento da caixa e terminando em ambas as extremidades. Os investigadores foram capazes de manipular a luz utilizando estes canais como guias de onda, de modo a fazê-la agir como um campo eléctrico. Quando a luz saltava de extremidades opostas para os cantos, os investigadores sabiam que tinham observado o efeito Hall quântico, como ocorreria num sistema 4D.
Cientistas da ETH Zürich, uma universidade na Suíça, conduziram a experiência europeia. O investigador Oded Zilberberg encontrava-se entre eles. Ele disse que antes destas experiências, observar acções que ocorriam na 4ª dimensão parecia mais ficção científica.
“Neste momento, essas experiências ainda estão longe de qualquer aplicação útil”, disse ele. No entanto, a física na 4ª dimensão poderia estar a influenciar o nosso mundo 3D. Quanto a aplicações, Rechtsman disse: “Talvez possamos inventar nova física na dimensão superior e depois conceber dispositivos que tirem partido da física de dimensões superiores em dimensões inferiores”
Nestas experiências, os fotões e electrões não interagiram. Na próxima, os cientistas acreditam que poderá ser interessante ver o que acontece quando interagem. Rechtsman afirma que poderíamos compreender melhor as fases da matéria através da investigação da 4ª dimensão. Digamos que temos uma compreensão saudável da mesma, será esse o fim? Certamente que não. Os físicos teóricos acreditam que pode haver até 11 dimensões.
Para aprender sobre a 4ª dimensão com o próprio Carl Sagan, clique aqui:
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