Quando Einstein publicou as suas teorias da relatividade geral e da gravidade em 1915, ele mostrou que a força da gravidade é na verdade o resultado das dimensões espaciais (comprimento, altura e profundidade) serem “curvadas” por objetos massivos, como a Terra ou o Sol. Na década de 1920, os físicos Theodor Kaluza e Oskar Klein especularam que a força eletromagnética também era o resultado de uma dimensão curva do espaço, mas que os humanos não podiam ver – a 5ª dimensão. Isso é chamado de Teoria Kaluza-Klein.
- Nesta teoria, a 5ª dimensão é tão curvada que é menor que um átomo. É demasiado pequeno para ser visto ou interagir com objetos massivos, mas pode influenciar partículas subatómicas e gerar campos eletromagnéticos.
- Kaluza e Klein acreditavam que ambas as forças foram geradas pela deformação das dimensões do espaço, tornando o eletromagnetismo um componente da gravidade. [3] Isto foi importante porque a unificação das forças fundamentais poderia levar a uma “teoria de tudo” (um modelo físico que combina a mecânica quântica com a relatividade de Einstein).
A existência de uma quinta dimensão é uma possibilidade interessante que pode ou não ser percebida na natureza. Em particular, uma dimensão extra que se comporta como espaço (em vez de tempo), mas é compacta em vez de infinita, é descrita em muitas teorias da física de partículas. A dimensão extra pode, por exemplo, explicar as propriedades das partículas que observamos em nossos experimentos. Pode também prever a existência de outras partículas ou explicar como a gravidade se comporta.
Quer
a quinta dimensão seja “real” ou não, ela pode fornecer um dispositivo
matemático útil. Um cenário 5D nos permite calcular coisas que são muito
mais difíceis de calcular em 4D.
Provavelmente
nunca veremos diretamente a quinta dimensão, mas isso não significa que não
possamos encontrar evidências convincentes. Por exemplo, ninguém jamais
detectou um quark isolado, mas o modelo de quarks faz um trabalho incrível ao
explicar as propriedades de partículas compostas maiores (hadrons). Por
causa disso, os cientistas hoje concordam que os quarks são partículas
fundamentais. Da mesma forma, se coletarmos evidências suficientes de que
as teorias 5D “funcionam” – explicam os dados existentes e fazem previsões
bem-sucedidas -, então a existência de uma quinta dimensão seria muito bem
motivada.
“A teoria das cordas é, na verdade, apenas consistente se você tiver não apenas uma quinta dimensão, mas também uma sexta, sétima, oitava, nona e décima dimensão”.
Tim Wrasse
Físico no Instituto de Física Teórica da Universidade de Tecnologia de Viena
Sou
teórico das cordas e, como tal, estou tentando combinar a teoria da
relatividade geral de Einstein com a mecânica quântica. A teoria das cordas é,
na verdade, apenas consistente, se você tiver não apenas uma quinta dimensão,
mas também uma sexta, sétima, oitava, nona e décima dimensão. Se você não
tiver essas dimensões extras, não poderá escrever uma teoria consistente que
descreva nosso universo.
Como
são as dimensões extras? Como não podemos vê-las, significa que elas devem ser
muito pequenas. O exemplo clássico é um canudo. De longe parece um objeto
unidimensional, mas se você olhar de perto, verá que tem uma segunda dimensão
que é um círculo. Então a quinta dimensão que estaria em todo lugar no espaço
deveria ser um círculo muito pequeno. Tão pequeno que não podemos ver. Há
maneiras mais elaboradas de procurar experimentalmente por dimensões extras que
não usam luz e um microscópio, mas o que todas elas têm em comum é que elas
podem apenas dar uma margem maior do comprimento de uma dimensão extra
circular. Então, dependendo de quão pequena ou grande é essa dimensão extra,
poderíamos descobrir isso em um futuro próximo ou potencialmente nunca.
Se
você tiver mais de uma dimensão extra, elas podem ser todas circulares, mas, em
princípio, elas também podem ter formas mais complicadas. Assim, por
exemplo, duas dimensões extras podem tomar a forma de um donut (isto é, essencialmente
dois círculos) ou podem ser, por exemplo, uma esfera.
A
grande questão é, se há uma ou mais dimensões extras, então por que elas são
tão diferentes das três dimensões espaciais que estamos acostumados. Estas
não são círculos pequenos, mas muito grandes. Elas podem ser círculos
gigantescos e é possível que, se você voar com sua espaçonave por um longo
tempo em uma direção, você volte para a Terra. Não temos evidência de tal
circularidade de nenhuma das três dimensões, mas também não podemos excluí-la. Definitivamente,
nossas três dimensões são muito diferentes de pequenas dimensões extras e há
especulações de por que isso acontece, mas nada disso é realmente
explicado. Um problema de, por exemplo, ter apenas duas grandes dimensões
(esquerda-direita e cima-baixo, mas não para frente e para trás) é que a vida
como a conhecemos não poderia existir. Problemas semelhantes podem ou não
existir por mais de três grandes dimensões espaciais. Então, pode ser que a
vida como conhecemos favorece um tempo e três grandes dimensões espaciais (mas,
novamente, isso está longe de ser compreendido).
“… na ausência de qualquer evidência, ou mesmo razão plausível, para a existência dessas dimensões, você pode também debater se os unicórnios cagam arco-íris”.
Sabine Hossenfelder
Pesquisadora do Instituto de Estudos Avançados de Frankfurt
Nós
temos zero evidências para a existência de uma quinta dimensão do
espaço. Os físicos certamente perseguem ideias de que pode haver uma
quinta dimensão (ou mais de cinco dimensões), mas como não temos evidências,
eles sempre seguem essas ideias com desculpas de por que não viram a nova
dimensão. Normalmente, é porque só vemos novas dimensões a distâncias
menores ou maiores do que as que medimos até agora.
"Existem agora muitos físicos teóricos que ganham a vida calculando detalhes de modelos com dimensões extras, como se uma quinta dimensão existisse com essas propriedades específicas, e o que faria a esse solavanco na radiação cósmica de fundo em micro-ondas ou algo semelhante. Mas, na ausência de qualquer evidência, ou mesmo de uma razão plausível, para a existência dessas dimensões, você pode também debater se os unicórnios cagam arco-íris".
Peter Woit
Docente Sênior do Departamento de Matemática da Columbia University
"Há muitas maneiras de adicionar uma quinta dimensão, o problema é que, se for algo como as outras quatro, não há nenhuma evidência experimental, e nenhuma teoria viável que use uma quinta dimensão oculta para explicar qualquer coisa de forma convincente. O Modelo Padrão de partículas elementares é uma teoria geométrica e, como tal, envolve dimensões geométricas além das quatro dimensões espaço-temporais usuais. Mas essas dimensões “internas” se comportam de maneira bem diferente, não seguem as leis físicas que governam o espaço e o tempo".
“Se houver dimensões extras, elas devem estar de alguma forma escondidas de nossos olhos.”
Sean Carroll
Professor pesquisador do Departamento de Física do Instituto de Tecnologia da Califórnia
Não temos ideia se há uma quinta (ou sexta, sétima…) dimensão ou não. A possibilidade é prevista por algumas teorias muito promissoras, como a teoria das cordas, mas ainda não há evidências experimentais a favor dela.
Se
houver dimensões extras, elas devem estar de alguma forma ocultas a nossos
olhos. Isso pode ser porque elas estão enroladas em uma pequena bola, ou
porque as partículas e forças das quais somos feitos são confinados a uma
“brana” (abreviação de “membrana” utilizada na física) tridimensional dentro de
um espaço maior. Os físicos estão conduzindo pesquisas experimentais para
todas as diversas possibilidades.
- Experimentos no Grande Colisor de Hádrons podem encontrar evidências indiretas da 5ª dimensão se os cientistas puderem provar que as partículas de gráviton são reais e desaparecem nela.
- Na teoria da informação, a informação é considerada a 5ª dimensão, uma vez que molda os nossos pensamentos, comportamento e realidade como as outras dimensões do espaço e do tempo.
A 5ª dimensão é uma microdimensão conceitual e inobservável do espaço.
- A 5ª dimensão é usada principalmente como uma ferramenta matemática para dar sentido a vários modelos físicos do universo, como a teoria das cordas.
