Quando alguém menciona “dimensões diferentes”, tendemos a pensar em coisas como universos paralelos – realidades alternativas que existem paralelas às nossas, mas onde as coisas funcionam ou aconteceram de forma diferente. Contudo, a realidade das dimensões e como elas desempenham um papel na ordenação do nosso Universo é realmente bastante diferente desta caracterização popular.
Para o quebrar, as dimensões são simplesmente as diferentes facetas do que percebemos como sendo a realidade. Estamos imediatamente conscientes das três dimensões que nos rodeiam diariamente – aquelas que definem o comprimento, largura e profundidade de todos os objetos em nossos universos (os eixos x, y e z, respectivamente).
Além dessas três dimensões visíveis, os cientistas acreditam que pode haver muitas mais. Na verdade, a estrutura teórica da Teoria das Supercordas postula que o universo existe em dez dimensões diferentes. Estes diferentes aspectos são o que governa o universo, as forças fundamentais da natureza, e todas as partículas elementares contidas dentro.
A primeira dimensão, como já observado, é a que lhe dá comprimento (também conhecida como eixo x). Uma boa descrição de um objeto unidimensional é uma linha reta, que existe apenas em termos de comprimento e não tem outras qualidades discerníveis. Adicione-lhe uma segunda dimensão, o eixo y (ou altura), e obtém-se um objecto que se torna numa forma bidimensional (como um quadrado).
A terceira dimensão envolve profundidade (o eixo z), e dá a todos os objectos um sentido de área e uma secção transversal. O exemplo perfeito disto é um cubo, que existe em três dimensões e tem comprimento, largura, profundidade e, portanto, volume. Para além destas três estão as sete dimensões que não são imediatamente aparentes para nós, mas que ainda podem ser percebidas como tendo um efeito directo no universo e na realidade tal como a conhecemos.
Os cientistas acreditam que a quarta dimensão é o tempo, que governa as propriedades de toda a matéria conhecida em qualquer ponto dado. Juntamente com as outras três dimensões, conhecer uma posição dos objetos no tempo é essencial para traçar a sua posição no universo. As outras dimensões são onde as possibilidades mais profundas entram em jogo, e explicar sua interação com as outras é onde as coisas ficam particularmente complicadas para os físicos.
De acordo com a Teoria das Supercordas, a quinta e a sexta dimensões são onde surge a noção de mundos possíveis. Se pudéssemos ver até a quinta dimensão, veríamos um mundo ligeiramente diferente do nosso que nos daria um meio de medir a semelhança e diferenças entre o nosso mundo e outros possíveis.
Na sexta, veríamos um plano de mundos possíveis, onde poderíamos comparar e posicionar todos os universos possíveis que começam com as mesmas condições iniciais que este (ou seja, o Big Bang). Em teoria, se você pudesse dominar a quinta e sexta dimensão, você poderia viajar no tempo ou ir para diferentes futuros.
Na sétima dimensão, você tem acesso aos possíveis mundos que começam com diferentes condições iniciais. Enquanto na quinta e sexta dimensões, as condições iniciais eram as mesmas e as ações posteriores eram diferentes, aqui, tudo é diferente desde o início dos tempos. A oitava dimensão novamente nos dá um plano de tais possíveis histórias do universo, cada uma das quais começa com diferentes condições iniciais e se ramifica infinitamente (daí que sejam chamadas de infinitos).
Na nona dimensão, podemos comparar todas as possíveis histórias do universo, começando com todas as diferentes leis possíveis da física e condições iniciais. Na décima e última dimensão, chegamos ao ponto em que tudo o que é possível e imaginável é coberto. Além disso, nada pode ser imaginado por nós, humildes mortais, o que faz dela a limitação natural do que podemos conceber em termos de dimensões.
A existência destas seis dimensões adicionais que não podemos perceber é necessária para que a Teoria das Cordas seja consistente na natureza. O fato de que podemos perceber apenas quatro dimensões do espaço pode ser explicado por um de dois mecanismos: ou as dimensões extras são compactadas em uma escala muito pequena, ou então o nosso mundo pode viver em uma submanifoldagem tridimensional correspondente a uma farelo, na qual todas as partículas conhecidas além da gravidade seriam restritas (aka. brane theory).
Se as dimensões extras são compactadas, então as seis dimensões extras devem estar na forma de um manifold Calabi-Yau (mostrado acima). Embora imperceptíveis no que diz respeito aos nossos sentidos, elas teriam governado a formação do universo desde o início. Por isso os cientistas acreditam que olhando para trás através do tempo, usando telescópios para detectar a luz do universo inicial (ou seja, bilhões de anos atrás), eles poderiam ser capazes de ver como a existência dessas dimensões adicionais poderia ter influenciado a evolução do cosmos.
Tal como outros candidatos a uma grande teoria unificadora – aka a Teoria de Tudo (TOE) – a crença de que o universo é composto por dez dimensões (ou mais, dependendo de qual modelo de teoria de cordas você usa) é uma tentativa de reconciliar o modelo padrão da física de partículas com a existência da gravidade. Em resumo, é uma tentativa de explicar como todas as forças conhecidas dentro do nosso universo interagem, e como outros universos possíveis podem funcionar.
Para mais informações, aqui está um artigo sobre Universo Hoje sobre universos paralelos, e outro sobre um universo paralelo que os cientistas achavam que não existia.
Há também alguns outros grandes recursos online. Há um grande vídeo que explica em detalhe as dez dimensões. Você também pode olhar o site da PBS para o programa de TV Elegant universe. Tem uma ótima página sobre as dez dimensões.
Você também pode ouvir o Astronomy Cast. Você pode achar o episódio 137 The Large Scale Structure of the Universe bem interessante.