Che l'universo sia oltre i sensi è sempre innato nell'animo umano ultimamenete sono stati coniati termini per esprimere queste sensazioni.
Il termine iperspazio, caro alla fantascienza, sarebbe il mezzo in cui si muovono i tachioni [1], la cui velocità non è mai inferiore a quella della luce e non ha limite verso l'alto. Si teorizza che tale spazio sia dotato di quattro dimensioni spaziali. Con la teoria della Relatività Ristretta A. Einstein fu il primo fisico ad introdurre iperspazio a quattro dimensioni (x,y,z,t), inglobando il tempo 't' nel comune spazio tridimensionale (x,y,z).
Il senso della quarta dimensione è stato anche celebrato dalla poesia e per l'esattezza dal Paradiso ove, nell'Empireo[2], guardando i cori celesti illuminati dal fulgore divino, Dante, nella finzione poetica, sperimenti percettivamente aspetti tetradimensionali è dimostrato anche dallo spaesamento espresso dinanzi a quello spettacolo, per lui sublime ma fuori dalle normali aspettative sensibili, in quanto con forma e disposizioni impossibili per il mondo terrestre. Infatti per la vista tridimensionale la ricezione totale e diretta d'un luogo iperspaziale apparirebbe disorientante e illogica, dove non è possibile sperimentare le nostre proprietà percettive e cognitive ciò che appare è assurdo e incomprensibile. L'empireo è quindi una ipersfera.
La nozione della quarta dimensione si è sdoppiata in due diversi modi di pensiero.
Il primo: partendo dallo studio della fenomenologia naturale misurando l'evolversi del fenomeno in ampiezza, altezza, profondità e tempo. Da questo ne scaturisce che, essendo le prime tre grandezze per definizione le tre dimensioni dello spazio, il tempo diventa a pieno titolo la quarta dimensione.
Il secondo considerando le tre dimensioni del nostro spazio: altezza, ampiezza e profondità ortogonali tra loro secondo le nozioni euclidee, inserisce il tempo come dimensione necessariamente ortogonale alle altre tre. In pratica tale rappresentazione ideologica si rifà alla geometria euclidea[3] estesa a quattro dimensioni.
La popolarizzazione dei concetti di spazi multidimensionali avvenne nel 1884 con la pubblicazione del libro Flatland: A romance of many Dimensions (in italia noto con il titolo Flatlandia) scritto dall'inglese Edwin Abbott. Da questo testo prese ispirazione anche Gaston De Pawlowsky che nel 1912 pubblicò, interamente,
la sua opera intitolata Voyage au pays de la quatrième dimension.
Con la definizione della relatività, da parte di Albert Einstein, nel 1905 e i successivi studi e osservazioni sul comportamento della luce sotto il campo gravitazionale prodotto dal Sole, nel 1908 si ottennero fondati motivi per ritenere la quarta dimensione non solo un concetto teorico, ma anche una realtà.
Einstein stesso, in quel periodo ideò il modello di spazio quadrimensionale in cui la quarta dimensione era il tempo.
Nel 1908 il matematico tedesco Hermann Minkowski, servendosi di nozioni di geometria non euclidea perfezionò un modello spazio-temporale indipendente dal sistema di riferimento.
Lo spazio-tempo è un concetto fisico che combina le nostre classiche nozioni tradizionalmente distinte di spazio e di tempo in un solo costrutto unico e omogeneo.
L'introduzione dello spazio-tempo è una conseguenza diretta della teoria della relatività ristretta, che stabilisce un'equivalenza fra lo spazio e il tempo.
Così come nella nostra visione classica dello spazio le sue tre dimensioni componenti sono equivalenti e omogenee fra loro e relative all'osservatore (ciò che è considerato avanti o dietro da un osservatore può essere considerato destra o sinistra da un altro osservatore disposto diversamente), la visione relativistica
assimila anche la dimensione temporale (prima-dopo) alle tre dimensioni spaziali, rendendola percepibile in modo diverso da osservatori in condizioni differenti.
I punti dello spaziotempo sono detti eventi e ciascuno di essi corrisponde ad un fenomeno che si verifica in una certa posizione spaziale e in un certo momento.
Ogni evento è perciò individuato da quattro coordinate. In genere, per visualizzare le coordinate spaziali si usano tre coordinate cartesiane determinate dalla scelta di una terna di riferimento ortogonale; esse si possono denotare con le tre lettere diverse x, y e z,la coordinata temporale si indica con t.
Se immaginiamo di osservare tutto lo spaziotempo dell'universo nella sua interezza, immaginando dunque di "uscirne fuori" per guardarlo, esso assomiglia, per ricorrere a un'utile metafora, a un filone di pane, nel quale ci sono le linee d'universo degli oggetti: la lunghezza è la dimensione temporale; per lo spessore e la larghezza ci sono gli eventi così come sono disposti nello spazio. Ricordiamoci che noi qui vediamo tutto lo spaziotempo, e dunque tutto lo spazio esistente e tutto il tempo (perlomeno del nostro universo[4]) sia trascorso che futuro.
L'analogia precedente ha un errore di fondo (al quale però è impossibile ovviare): ogni fetta sottile di un vero filone di pane ha solo due dimensioni, mentre una "fetta" dello spaziotempo, comprende tutte e tre le dimensioni spaziali. La "visione" immaginaria e "in contemporanea" di tutto lo spaziotempo esistente è detta dai fisici e dai filosofi continuum spazio-temporale.
Kaluza ed Einstein cercarono di approfondire tale teoria di dimensione extraspaziale ma solo nel 1926, il matematico svedese Oskar Klein riuscì ad approfondire quel modello di quarta dimensione spaziale. Klein propose una quarta dimensione arrotolata in modo da costituire un cerchio intorno ad ogni punto dello spazio. Tale cerchio avrebbe avuto un diametro di 1,6x10 elevato alla -35 metri, cioè pari alla lunghezza di Planck[5].
La quarta dimensione considerando un parametro che per l'uomo non è sensoriale è di ardua comprensione sia pratica che razionale, è noto come Einstein subissato di critiche per l'introduzione della quarta dimensione in un convegno propose un problema: chiese ai colleghi di costruire quattro triangoli equilateri con sei stuzzicadenti. Nessuno dei presenti riuscì a posizionare su un piano gli stuzzicadenti per formare i triangoli richiesti, il che è appunto impossibile. Allora Einstein costruì un tetraedro (piramide a base triangolare) con i sei bastoncini e commentò: "Se non sapete usare la terza dimensione, che sperimentate tutti i giorni, come sperate di capire la quarta?"
Entrare in una nuova dimensione, significa muoversi in una nuova direzione. Intraprendere un cammino distinto dal normale, usuale.
Noi uomini immersi nel mondo tridimensionali abbiamo difficoltà nel comprendere cosa sia la Quarta Dimensione, dovremmo uscire da noi stessi per comprendere questo concetto.
Comprendiamo e conosciamo le 3 dimensioni dello spazio. Ma quali sono le dimensioni del tempo?
Il momento presente (punto, senza dimensione). Abbiamo la percezione del punto, a-dimensionale... il momento presente, l'adesso, l'ora.
Questo momento sempre sfuggente, che difficilmente riusciamo a percepire perchè subito diventa passato... Questo momento di transizione tra ciò che non è più e ciò che deve ancora essere.
Lo scorrere del tempo (linea, una dimensione). Diversi momenti presenti, uno in seguito all'altro costituiscono la linea del tempo, quella linea che contraddistingue, ad esempio la nostra vita, dal momento della nascita fino alla morte. Si chiama infatti proprio la linea del tempo. Il tempo quindi è un movimento continuo di momenti (statici), il tempo è movimento, la nostra percezione del movimento è determinata dal tempo. Ma dove si trovano il passato ed il futuro? Probabilmente essi sono nella quarta dimensione, quella che l'essere tridimensionale non può comprendere. cosi come ci è impossibile comprendere un eventuale corpo (essere) quadridimensionale che tentasse di comunicare con noi; questi costituito dal continuum spazio tempo avrebbe difficoltà nel materializzarsi con noi che riusciamo a percepire solo l'adesso.E' una questione di percezione e di vibrazione l'accettare un qualche cosa considerato irrazionale, la nostra percezione ci permette di restare ancorati alle tre dimensioni o di innalzare le vibrazioni per per capire la quarta dimensione.
Da tutte queste nozioni cosa desidero evidenziare? Semplicemente che siamo circondati da uno spazio che è oltre il freddo razocinio dei numeri, che va oltre la sensazione tattile e la razionalità. Una realtà multidimensionale è da essere accettata, non compresa, è parte della nostra vita e solo la paura la respinge come frutto d'immaginazione o peggio di superstizione.
Il corpo, le cellule sono parte dell'universo multidimensionale, intrinsecamente esse sono pronte a questa vibrazione. Ritornando a Dante cosa è nell'immobile Empireo? L'amore quello assoluto da cui l'amore è l'energia per eccellenza, fisso immobile eppure carico di vibrazione. Fisso ed immobile alle nostre tre dimensioni e energia pura nella quarta.
Le facoltà della mente nasceranno e cresceranno parallelamente a questo e coloro che non sono pronti a viverle ne resteranno sconvolti. Saranno resi ebbri da queste nuove possibilità e talvolta ciò li porterà a perdere la bussola.
[1] TACHIONI: particelle ammesse dalla teoria della relatività speciale, secondo la quale esso sarebbe una particella con un quadri-impulso di tipo-spazio, relegata ad una porzione tipo-spazio del grafico energia-momento; perciò non potrebbe mai rallentare alla velocità della luce o inferiore. Un effetto curioso è che, a differenza delle particelle ordinarie, la velocità di un tachione aumenta al diminuire della sua energia. Questa è una conseguenza della relatività ristretta in quanto il tachione, in teoria, ha una massa che elevata al quadrato è negativa. tachioni compaiono in molte versioni della teoria delle stringhe. In generale la teoria delle stringhe dice che ciò che vediamo come "particelle" (elettroni, fotoni, gravitoni e così via) sono in realtà diversi modi di vibrare delle stesse strutture fondamentali, le stringhe. La massa di una particella può essere dedotta dalle vibrazioni della stringa: come dire che la massa dipende dalla "nota" suonata dalla stringa. I tachioni appaiono spesso nello spettro dei possibili stati delle stringhe, nel senso che alcuni stati hanno massa immaginaria; un esempio è lo stato fondamentale della stringa bosonica.
[2] EMPIREO: il più alto dei cieli, luogo della presenza fisica di Dio, dove risiedono gli angeli e le anime accolte in Paradiso, secondo la teologia medioevale. Luogo posto oltre i nove cieli materiali non era limitato in dimensione né costituito da materia, come si credeva fossero gli altri cieli: era piuttosto un luogo spirituale, fuori dal tempo e dallo spazio, e mentre i nove cieli erano in perpetuo movimento, come una sorta di orologio cosmico che scandiva il trascorrere delle epoche, l'Empireo era eternamente immobile.
[3] GEOMETRIA EUCLIDEA: Gli elementi fondamentali della geometria euclidea sono il punto, la retta, ed il piano.
Di seguito si riportano i postulati di Euclide:
Tra due punti qualsiasi è possibile tracciare una e una sola retta.
Si può prolungare una retta oltre i due punti indefinitamente.
Dato un punto e una lunghezza, è possibile descrivere una circonferenza.
Tutti gli angoli retti sono uguali.
Se una retta taglia altre due rette determinando dallo stesso lato angoli interni la cui somma è minore di quella di due angoli retti, prolungando indefinitamente le due rette, esse si incontreranno dalla parte dove la somma dei due angoli è minore di due angoli retti.
[4]MULTIVERSO: esistenza di diversi universi paralleli, postulata dalla cosmologia. Tema che sarà sviluppato in successivo articolo.
[5]LUNGHEZZA DI PLANCK: unità di lunghezza che fa parte di un sistema di unità di misura detto Unità di misura di Planck; può essere inoltre definita come "unità naturale", dal momento che viene ricavata a partire da tre costanti fisiche fondamentali: la velocità della luce, la costante di Planck e la costante di gravitazione universale. La teoria corrente suggerisce che una lunghezza di Planck sia la più piccola distanza oltre la quale il concetto di dimensione perde ogni significato fisico.
Bilbiografia:
Paradiso, Canto XXVIII 46-58.
Donal O'Shea, La congettura di Poincarè, Rizzoli, 2008 [2007], ISBN 978-88-17-02357-3
Martin Gardner, Mathematical Puzzles and Diversions, New York, Simon and Shuster Inc. 1959
Rudy Rucker, La quarta dimensione Milano, Adelphi, 1984
Lawrence M. Krauss La fisica di Star Trek , Milano, TEA,2002, ISBN 88-7818-804-2
Lisa Randall Passaggi curvi, Cles-(TN), Mondadori printing S.p.A, 2007
Paolo Schiannini (a cura di), Dizionario enciclopedico dei termini scientifici della Oxford University Press, Milano, RCS Rizzoli Libri S.p.A, 1990 ISBN 88-17-14522-X
Alan e Sally Landsburg, Alla scoperta di antichi misteri,Milano, Arnoldo Mondadori Editore,1977
Michio Kaku Iperspazio, Macro Edizioni 2009 (l'autore noto teorico delle Stringhe introduce a relatività e fisica subnucleare nell'ottica delle dimensioni iperspaziali fra cui la quarta).
Robert Osserman Poesia dell'Universo, Longanesi&C. 1997 (fondamenti cosmologici e astrofisici evidenziando l'aspetto ipersferico dello spaziotempo universale).
Ehrenfest, Paul (1920) "How do the fundamental laws of physics make manifest that Space has 3 dimensions?" Annalen der Physik 61: 440.
George F. Ellis and Ruth M. Williams (1992) Flat and curved space-times. Oxford Univ. Press. ISBN 0-19-851164-7
Isenberg, J. A. (1981) "Wheeler-Einstein-Mach spacetimes," Phys. Rev. D 24(2): 251–256.
Kant, Immanuel (1929) "Thoughts on the true estimation of living forces" in J. Handyside, trans., Kant's Inaugural Dissertation and Early Writings on Space. Univ. of Chicago Press.
Lorentz, H. A., Einstein, Albert, Minkowski, Hermann, and Weyl, Hermann (1952) The Principle of Relativity: A Collection of Original Memoirs. Dover.
Lucas, John Randolph (1973) A Treatise on Time and Space. London: Methuen.
Roger Penrose, The Road to Reality, Oxford, Oxford University Press, 2004. Chpts. 17–18.
Edgar A. Poe, Eureka; An Essay on the Material and Spiritual Universe, Hesperus Press Limited, 1848. ISBN 1-84391-009-8
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