ابرفضا و ابعاد بالاتر کائنات

در سال ۱۲۹۸/ ۱۹۱۹ یک ریاضیدان و فیزیکدان آلمانی به نام تئودور کالوزا هنگام کار روی معادلات میدان اینشتین در نسبیت عام به نتیجه حیرت‌آوری دست یافت. کالوزا به این نتیجه رسیده بود که چنانچه فضا-زمان به جای چهار بعدی، پنج بعدی باشد (یعنی کائنات چهار بعد مکانی و یک بعد زمانی داشته باشد می‌توان معادلات میدان گرانش اینشتین و معادلات الکترومغناطیس ماکسول را در چارچوب ریاضی واحدی بر حسب انحنای این فضا-زمان پنج بعدی به دست آورد. در این صورت انحنای سه بعد از این ابرفضا به همراه بعد زمان منجر به شکل‌گیری گرانش شده و انحنای بعد مکانی چهارم نیز به ایجاد نیروی الکترومغناطیس منجر می‌شود. بدین ترتیب برای نخستین بار در تاریخ علم مفهوم اسرارآمیز ابرفضا و ابعاد بالاتر کائنات وارد علم فیزیک شد (منظور از ابرفضا ، فضایی با بیش از سه بعد مکانی است). اما اگر واقعا ابعاد مکانی بالاتری غیر از سه بعد مکانی شناخته شده جهان ما وجود دارند پس چرا فیزیکدان‌ها در هیچ آزمایشی که تا آن زمان صورت گرفته بود متوجه آن نشده بودند؟

این معمایی بی پاسخ بود تا اینکه در سال ۱۳۰۵ / ۱۹۲۶ یک فیزیکدان سوئدی به نام آسکار کلین پاسخ آن را پیدا کرد. کلین گفت علت آنکه بعد پنجم تاکنون دیده نشده آن است که این بعد برخلاف سایر ابعاد مکانی جهان به شدت فشرده بوده و همانند یک حلقه فوق العاده کوچک در خود پیچیده است. شعاع این حلقه هزاران میلیارد بار از شعاع هسته اتم هم کوچک‌تر است و به همین دلیل هم تاکنون در هیچ آزمایشی بعد پنجم مستقیما مشاهده نشده است.

با تکمیل نظریه ابرفضای کالوزا توسط اسکار کلین، این نظریه به نظریه کالوزا-کلین شهرت یافت. نظریه کالوزا-کلین نه تنها برای نخستین بار ایده اسرارآمیز آبرفضا و وجود ابعاد بالاتر کائنات را ارائه کرد بلکه نخستین نظریه‌ای بود که موضوع وحدت غایی تمامی نیروهای شناخته شده جهان در آن زمان – یعنی دو نیروی گرانش و الکترومغناطیس – را نیز مطرح کرد و توانست ماهیت این دو نیروی به ظاهر متفاوت را در چارچوب ریاضی واحدی توضیح دهد.

البته نظریه کالوزا-کلین از زمان خود بسیار جلوتر بود؛ به طوری که اغلب فیزیکدان‌ها در آن دوران نتوانستند ایده اسرارآمیز وجود ابعاد بالاتر هستی را بپذیرند. اما سرانجام با گذشت نزدیک به ۶۰ سال فیزیکدان‌ها به اهمیت فوق العاده آبرفضا و ابعاد بالاتر کائنات پی بردند و بر اساس آن، مهم‌ترین و بنیادی‌ترین نظریه فیزیک امروز یعنی نظریه ابرریسمان و سپس نسخه تکمیل‌تر شده آن یعنی نظریه M را ارائه دادند؛ نظریه‌ای که ممکن است با کمک مفهوم اسرار آمیز ابعاد بالاتر هستی سرانجام بتواند از وحدت غایی تمامی نیروهای کائنات پرده بردارد.