Кіріспе
Бес өлшемді геометриялық кеңістік – бес өлшемді математикалық кеңістік. Бес өлшемді кеңістік – бес өлшемге ие кеңістік. Математикада N санның тізбегі N өлшемді кеңістіктегі бір нүктені көрсете алады. Физикалық тұрғыдан қарағанда, бұл релятивистік физикада қолданылатын әдеттегі үш кеңістік өлшемінен және уақыттың төртінші өлшемінен бір өлшем артық. Әлемнің бес өлшемді болуы мәселесі талқылауда.
mathematical spaces having five dimensions
A five dimensional space is a space with five dimensions. In mathematics, a sequence of N numbers can represent a location in an N dimensional space. If interpreted physically, that is one more than the usual three spatial dimensions and the fourth dimension of time used in relativistic physics. Whether or not the universe is five dimensional is a topic of debate.
Физика
Көптеген ерте жұмыстар бес өлшемді кеңістік бойынша табиғаттағы төрт негізгі өзара әрекеттесуді біріктіретін теорияны жасауға бағытталған: күшті және әлсіз ядролық күштер, гравитация және электромагнетизм. Неміс математигі Теодор Калуза және швед физигі Оскар Клейн 1921 жылы тәуелсіз түрде Калуза-Клейн теориясын жасады, ол гравитацияны электромагниттік күшпен біріктіру үшін бесінші өлшемді пайдаланды. Олардың әдістері кейінірек кем дегенде жартылай дәл емес екені анықталса да, бұл тұжырымдама соңғы ғасырдағы одан әрі зерттеулерге негіз болды. Бұл анықталмаса да, бұл көрінетіндей байланыссыз күштердің арасындағы байланысты білдіреді. Калуза-Клейн теориясы 1970-ші жылдары суперструна теориясы мен супергравитацияның пайда болуына байланысты қайта жанданды: шындық энергияның дірілдейтін талшықтарынан тұрады деген түсінік, бұл тек он немесе одан да көп өлшемдерде математикалық тұрғыдан мүмкін. Суперструна теориясы кейіннен М теориясы деп аталатын жалпыланған тәсілге айналды. М теориясы он негізгі өлшемге қосымша, суперструналардың болуына мүмкіндік беретін байқалатын қосымша өлшемді ұсынды. Қалған он өлшем атомдық деңгейден төменгі өлшемге дейін "құрылыстай" жиырылған. М теориясы табиғаттың басқа негізгі күштеріне қатысты гравитацияның әлсіздігін түсіндіреді, мысалы, магнитті үстелден ілгекті көтеру үшін қолданғанда, магниттің бүкіл Жердің гравитациялық тартылысын оңай жеңе алатынын көруге болады. Эйнштейн мен Бергманның ең маңызды жаңалығы – метрикалық тензор мен электромагниттік потенциалды біріктіру үшін ғана емес, бесінші өлшемді физикалық нысан ретінде қарастыру болды. Бірақ олар теорияны өзгертіп, бес өлшемді симметрияны бұзды. Эдвард Виттен ұсынғандай, теорияның симметриялық нұсқасы жаңа, ұзақ қашықтықтағы өрістің бар екенін болжады, ол массасыз және скалярлы, бұл Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясын негізгі түрде өзгертуді қажет ететін еді. Минковский кеңістігі мен Максвелл теңдеулерін вакуумда бес өлшемді Риман қисықтық тензорына енгізуге болады. 1993 жылы физик Жерард 'т Хоофт голографиялық қағиданы ұсынды, ол қосымша өлшем туралы ақпарат бір өлшем кем кеңістікте қисықтық ретінде көрінетінін түсіндіреді. Мысалы, голограммалар – бұл екі өлшемді бетке орналастырылған үш өлшемді суреттер, бұл бақылаушы қозғалғанда суреттің қисықтығын береді. Сол сияқты, жалпы салыстырмалылық теориясында төртінші өлшем қозғалыстағы шексіз кішкентай (сынақ) бөлшектің қисықтық жолы ретінде байқалатын үш өлшемде көрінеді. 'Т Хоофт бесінші өлшемнің шын мәнінде "кеңістік-уақыт матасы" екенін болжады. Соңғы зерттеулер 5D кеңістікті кеңейтудің бірнеше баламалы түсіндірмелерін ұсынады, олардың көпшілігі бұрынғы Калуза-Клейн теориясын жалпылайды. Бірінші тәсіл – кеңістік-уақыт материясы, ол 5D координаталық түрлендірулердің шектелмеген тобын пайдаланып, Эйнштейннің өрістік теңдеулерінің 4D кеңістіктегі сәйкес классикалық шешімдерімен келісетін жаңа шешімдерін шығарады. Тағы бір 5D бейнелеу кванттық физиканы жылулық кеңістік-уақыт ансамблі көзқарасынан сипаттайды және классикалық өріс теориясымен байланыстарды шектеу жағдайлары ретінде жасайды. Тағы бір тәсіл, кеңістік-уақыт бейнелеу, қарапайым уақытты оң нақты саннан күрделі уақытқа (қаймақтық) көтереді, бұл уақыт қатарынан бойлық процестерді 2D көптүрліліктерге (қаймақтық беттерге) тиімді түрде түрлендіреді.
Бес өлшемді геометрия
Клайнның анықтамасына сәйкес, "геометрия – бұл кеңістік-уақыттың өз ішіндегі түрленулер астындағы өзгермейтін қасиеттерін зерттеу". Демек, 5-ші өлшемнің геометриясы, біз оның ішінде қозғалғанда, осындай кеңістік-уақыттың өзгермейтін қасиеттерін формальды теңдеулер түрінде зерттейді. Бесінші өлшемді геометрия әдетте 5 координаталық мәнді (x, y, z, w, v) пайдалана отырып бейнеленеді, онда v осі бойынша қозғалу – әртүрлі гиперкөлемдер арасында өтуді білдіреді.
Гиперсфера
5 кеңістіктегі гиперсфера (беті 4 өлшемді болғандықтан 4 сфера деп те аталады) – бұл 5 кеңістіктегі барлық нүктелердің жиынтығы, олар орталық нүкте P-ден тұрақты r қашықтықта орналасқан және айналу симметриясына ие. Бұл гипербетпен қоршалған гиперкөлем: