Kiek matmenų mes gyvename? Ketvirta dimensija

Standartinė mokslinė koncepcija teigia, kad gyvename trimačiame pasaulyje, kurio ilgis, plotis ir aukštis. Kartais prie trijų pridedama ir ketvirta dimensija – laikas... Tuo tarpu teorijų, kurios „prideda“ visatai dimensijų, yra įvairiausių. Tik jų autoriai dažniausiai ne mokslininkai, o mokslinės fantastikos knygų ir filmų autoriai.

Terminą sugalvojo rašytojas Samuelis Delaney. Jis atkreipė dėmesį į tai, kad daugelyje mokslinės fantastikos kūrinių herojai palieka „namų“ pasaulį ir atsiduria kitoje dimensijoje.

Delaney pasiūlė, kad paraerdvė iš tikrųjų gali egzistuoti. Kartu tai daro įtaką mūsų pasauliui. Kai patiriame „anapusinius“ pojūčius, matome ar girdime tai, ko mūsų tikrovėje nėra, tai gali būti „paraerdvės“, kitaip tariant, paralelinio pasaulio, atgarsiai. Nors galbūt jis yra mūsų dimensijos viduje...

Plokščioji žemė

Tai pasaulis, susidedantis tik iš dviejų matmenų, 1884 m. aprašytą ministro ir mokslininko Edwin Abbott savo parašytoje knygoje. Jo pagrindinis veikėjas yra kvadratas. Pasaulyje, kuriame jis gyvena, kuo daugiau briaunų ir kampų turi individas, tuo aukštesnis jo socialinis statusas.

Plokščiame pasaulyje nėra saulės ir žvaigždžių. Kartą per tūkstantmetį vienas iš trimačio pasaulio gyventojų atsiduria Plokščialandijoje. Tačiau Flatlando gyventojai nėra pasirengę tikėti trečiosios dimensijos egzistavimu... Tačiau Abbotto kūryba yra labiau satyra apie Viktorijos laikų Angliją nei mokslinės fantastikos romanas.

„Super Sargaso jūra“

Ją aprašo garsus rašytojas ir paranormalių reiškinių tyrinėtojas Charlesas Fortas. Jis tvirtina, kad egzistuoja „ypatinga“ dimensija, kur baigiasi visi dalykai, kurie išnyksta mūsų pasaulyje. Kartais jie gali iš ten „grįžti“, o paskui vėl atsirasti... Taip galima paaiškinti įvairiose Žemės rutulio vietose pasitaikantį gyvūnų ir negyvų objektų liūčių fenomeną. Beje, išstudijavęs jų geografiją, Fortas padarė išvadą, kad „Super Sargaso jūra“ driekiasi nuo Didžiosios Britanijos iki Indijos.

L erdvė

Šį terminą sugalvojo rašytojas Terry Pratchettas. L erdvė yra ypatinga dimensija, kuri yra biblioteka. Bet ne įprasta, o globalaus informacinio lauko prasme. Ten galima rasti bet kokių knygų, kurios kada nors buvo parašytos, kurios bus parašytos ir, galiausiai, tas, kurios buvo tik sumanytos, bet niekada neparašytos... Kai kurios knygos gali būti pavojingos, todėl L erdvėje reikia laikytis tam tikrų taisyklių. .. Visas taisykles žino tik vyresni bibliotekininkai.

Hipererdvė

Šis terminas vartojamas daugelyje mokslinės fantastikos kūrinių. Tai reiškia kažką panašaus į tunelį, per kurį galite keliauti į kitus matmenis greičiau nei šviesos greitis.

Pirmą kartą šią idėją 1634 m. išreiškė Johannesas Kepleris savo knygoje „Somnium“. Jo veikėjai turi patekti į salą, esančią 80 tūkstančių kilometrų virš žemės. Tik demonai gali atverti kelią ten, naudodami opiumą, kad užmigdytų keliautojus, o paskui nugabentų į paskirties vietą, naudodamiesi savo valdoma pagreičio galia.

Visatos kišenės

MIT fizikas Alanas Guthas iškėlė kosminės infliacijos hipotezę. Viena iš pagrindinių jos idėjų yra ta, kad mūsų Visata nuolat plečiasi ir, plečiantis, atsiranda vis daugiau erdvės ir laiko „kišenių“ – autonominių visatų, kurių kiekviena turi savo fizikinius dėsnius.

Dešimties dimensijų teorija

Pagal šią teoriją, kuri dar vadinama superstygų teorija, yra ne trys ar keturi matmenys, o daug daugiau. Bent dešimt. Visi jie gali turėti įtakos mūsų pasauliui, nors mes jų nematome ir dažniausiai nesuvokiame.

Penktoji dimensija egzistuoja tarsi lygiagrečiai su mūsų; tai mes vadiname „lygiagrečiu pasauliu“. Šeštoji yra plotmė, kurioje egzistuoja visos, tokios kaip mūsų, visatos. Septintoji yra pasauliai, kurie atsirado sąlygomis, kurios labai skiriasi nuo mūsų.

Aštuntasis yra matmuo, kuriame „saugomos“ nesibaigiančios septintojoje dimensijoje esančių pasaulių istorijos. Devintajame yra pasauliai, kurių fiziniai dėsniai skiriasi nuo mūsų. Galiausiai, dešimtoji dimensija apima visa tai kartu. Taigi žmogaus protas tiesiog neįsivaizduoja daugiau nei dešimties dimensijų...

Apsauginio įžeminimo buvimas yra vienas iš pagrindinių elektros saugos reikalavimų. Įžeminimo elementų patikimumą stebi elektros laboratorijos specialistai, matuodami metalines jungtis. Pagal galiojančius standartus ir reglamentus toks patikrinimas yra privalomas, jei vietoje buvo atliktas elektros įrenginių remontas, pertvarkymas ar montavimo darbai. Kas slepiasi po terminu „metalo jungtis“ ir kodėl atliekami jo matavimai, mes išsamiai apibūdinsime šiame leidinyje.

Kas yra "metalo klijavimas"?

Šis terminas dažniausiai suprantamas kaip jungtis (elektros grandinė), kurią sudaro elektros instaliacija ir įžeminimo elektrodas. Pagrindinis reikalavimas metaliniams ryšiams yra įžeminimo grandinės tęstinumas. Pažeidus šią sąlygą, elektros instaliacijos grandinėse gali susidaryti didelis potencialų skirtumas, kuris kelia grėsmę gyvybei ir gali sukelti įrangos gedimą.

Laikui bėgant, įžeminimo grandinėje gali padidėti trumpalaikis pasipriešinimas, dėl kurio susidaro metalo jungties defektai; pažvelkime į šio reiškinio pobūdį.

Kas lemia kontaktinio pasipriešinimo padidėjimą?

Pereinamieji kontaktai reiškia liečiamus metalinius elementus. Neįmanoma pasiekti tobulo jų poliravimo, bet ant paviršiaus bus mikroskopinių nelygumų ir įlenkimų. Besiliečiančių paviršių plotas keičiasi veikiant įvairiems išoriniams veiksniams (temperatūrai, spaudimo jėgai, paviršiaus užterštumui ir kt.), todėl padidėja kontaktinis pasipriešinimas. Žemiau pateiktose elektroninio mikroskopo nuotraukose, kuriose užfiksuotas vario kontaktas, matyti, kad ant paviršiaus susidaro vario oksido plėvelė.

Tokia oksido plėvelė pasižymi dielektrinėmis savybėmis, nors jos ir nėra puikios, tačiau to gali pakakti, kad nutrūktų metalo jungtis. Dėl to jungtis įkais ir anksčiau ar vėliau lems kontakto perdegimą, o tai iš karto paveiks metalinės jungties kokybę. Ne mažiau dažna priežastis – žmogiškasis faktorius, todėl po montavimo darbų būtina išmatuoti metalinę jungtį.

Kam tikrinti metalines komunikacijas?

Atsižvelgiant į aukščiau pateiktą informaciją, metalinės jungties patikrinimo priežastys gali būti tokios:

1. Įžeminimo grandinės tęstinumo stebėjimas. Tai apima elektrinius matavimus ir apsauginių laidų bei kitų įžeminimo elementų vientisumo patikrinimą.
2. Pereinamųjų kontaktų varžos matavimas (atliekamas tarp elektros instaliacijos ir įžeminimo elektrodo), taip pat bendrieji grandinės parametrai.
3. Tikrinamas potencialų skirtumas tarp įžemintos elektros instaliacijos korpuso ir įžeminimo elektrodo. Bandymas atliekamas darbo režimu ir išjungtoje būsenoje.

Kaip matome, pagrindinis bandymo tikslas yra išmatuoti įžeminimo grandinių parametrus, nes jie apibūdina metalinės jungties kokybę ir atitinkamai įrenginio elektrinę saugą.

Metalo jungties matavimo technika

Pagal PUE reikalavimus metaliniai elektros instaliacijos elementai turi būti įžeminti. Atliekami metalo jungties matavimai tarp pagrindinio elemento ir tikrinamo elemento. Pagal standartus kontaktinė varža vienoje sankryžoje turi būti 0,01 omo ± 20%.

Jei matavimo prietaisas patvirtina, kad yra kokybiškas ryšys, tikrinamas kitas mazgas. Kai tarp įžeminimo elektrodo ir įžemintos elektros instaliacijos yra keli perėjimai, jų bendra varža neturi viršyti 0,05 omo.

Jei varža viršija leistinas ribas, reikėtų patikrinti kontaktų būklę, juos išvalyti, prijungti ir pakartotinai atlikti matavimus.

Dauguma elektros laboratorijų atlieka metalo jungties matavimus pagal šį algoritmą:

1. Atliekamas vizualinis įžeminimo laidininko kontaktų patikrinimas. Specialūs prietaisai – termovizoriai – efektyvūs ieškant „blogo“ kontakto, leidžia greitai aptikti probleminį ryšį.
2. Suvirinimo jungčių stiprumas tikrinamas taikant mechaninę apkrovą.
3. Visi įžeminti konstrukciniai elementai yra patikrinti, ar nėra metalinių jungčių.
4. Elektros srovės patikrinimas ant įžemintų elementų.
5. Gauti rezultatai įrašomi į specialų protokolą.

Pateikta matavimo technika įrodė savo efektyvumą.

Taisyklės ir nuostatos

Pagal PUE standartus įžeminimo laidininkai, taip pat tie, kurie naudojami potencialo išlyginimui, turi būti patikimai prijungti, kad būtų užtikrintas įžeminimo grandinės tęstinumas. Šiuo atveju plieniniams laidininkams numatyta suvirinti jungtis, kiti sąlyčio būdai leidžiami tik esant apsaugai nuo žalingo oro aplinkos poveikio. Naudojant varžtines jungtis, reikia imtis atitinkamų priemonių, kad kontaktinė jungtis neatsipalaiduotų.

Visos jungtys tarp įžeminimo grandinės ir įžeminto įrenginio turi būti išdėstytos taip, kad būtų lengvai pasiekiamos, nes reikia atlikti patikrinimą, kad būtų patikrintas elektros jungties tęstinumas. Šios taisyklės išimtis yra sandarūs kontaktai.

Taisyklėse taip pat nurodyta, kad kontaktas su įžeminimo įrenginiais gali būti atliekamas varžtais arba suvirintomis jungtimis. Jei elektros instaliacijos prietaisai yra veikiami stiprios vibracijos arba dažnai perkeliami į kitą vietą, tuomet naudojamas lankstus apsauginis laidininkas.

Išsamesnę informaciją apie taisykles ir nuostatas galite gauti PUE (1.7 p.).

Periodiškumas

Pagal PTEEP ir PUE standartus metalo sukibimo bandymai atliekami pagal objekto techninio skyriaus nustatytą grafiką. Paprastai šiuo atveju naudojama ši lentelė. 37 PTEEP 3.1 punktas, nustatantis tokį metalinių jungčių matavimo dažnumą:

• Patalpose ir objektuose, priklausančiuose didelio pavojaus kategorijai, trumpalaikės varžos matavimai įžeminimo grandinėse turi būti atliekami kasmet, kitomis aplinkybėmis - ne rečiau kaip kartą per trejus metus.
• Liftui ir kėlimo įrangai – 1 metai.
• Stacionarios elektrinės viryklės – 1 metai.

Paprastai metalinių jungčių tikrinimas atliekamas kartu su kitų tipų elektros matavimais (izoliacijos varža, elektros laidų vientisumo tikrinimas ir kt.).

Be to, privalomi metalo sujungimo matavimai atliekami šiais atvejais:

1. Jei elektros įranga buvo suremontuota arba iš naujo įrengta.
2. Bandant naują elektros instaliaciją.
3. Po montavimo darbų.

Matavimo prietaisai

Atsižvelgiant į tai, kad metalo jungties matavimai atliekami šimtųjų omų lygiu, įprasti matavimo prietaisai, pavyzdžiui, multimetrai, šiam tikslui netinka. Matuojant įžeminimo varžą, naudojami tikslesni prietaisai, pakankamai jautrūs žemo lygio varžoms matuoti.

Dauguma šių prietaisų aprūpinti papildomomis funkcijomis, pavyzdžiui, paveikslėlyje pavaizduotas Metrel MI3123 gali matuoti ir grunto laidumą bei nuotėkio srovę.

Rezultatų įrašymas į matavimo protokolą

Visi matavimo rezultatai įrašomi į specialią bandymo ataskaitą. Duomenys įrašomi į lentelę, nurodant kiekvieno tikrinamo ryšio pavadinimą. Ataskaitoje taip pat pateikiama informacija apie ištirtų mazgų skaičių, jų vietą ir rodoma maksimali apsauginės grandinės kontaktų bendros varžos vertė.

Jei bandymo metu nustatomas metalo sukibimo trūkumas, informacija apie tai turi būti įrašyta dokumente ir kartu protokolo priede (defektų lape).

Trumpai apie prevenciją.

Reguliarus metalinio įžeminimo matavimas nereiškia, kad reikia atsisakyti prevencijos. Siekiant užtikrinti apsauginių grandinių tęstinumą, būtina reguliariai tikrinti kontaktinių jungčių būklę ir prireikus jas priveržti. Taip pat svarbu išvalyti kontaktus nuo dulkių, oksido plėvelės ir nešvarumų.

Jei viename iš konstrukcinių elementų aptinkama elektros įtampa, būtina pasirūpinti kokybišku jo įžeminimu. Priešingu atveju padidėja avarinės situacijos rizika.

Nereikėtų taupyti tikrinant apsauginio įžeminimo įrenginio kokybės, nes nuostoliai gali būti brangesni nei mokėjimas už skambutį į elektros laboratoriją.

Mes gyvename trimačiame pasaulyje: ilgis, plotis ir gylis. Kai kas gali prieštarauti: „O kaip dėl ketvirtosios dimensijos – laiko? Iš tiesų laikas taip pat yra matmuo. Tačiau klausimas, kodėl erdvė matuojama trimis matmenimis, mokslininkams yra paslaptis. Nauji tyrimai paaiškina, kodėl gyvename 3D pasaulyje.

Klausimas, kodėl erdvė yra trimatė, kankino mokslininkus ir filosofus nuo seniausių laikų. Iš tiesų, kodėl būtent trys matmenys, o ne dešimt ar, tarkime, 45?

Apskritai erdvė-laikas yra keturmatis (arba 3+1 matmuo): trys dimensijos sudaro erdvę, ketvirta – laikas. Taip pat yra filosofinių ir mokslinių teorijų apie laiko daugiamatiškumą, teigiančių, kad iš tikrųjų yra daugiau laiko dimensijų, nei atrodo: pažįstama laiko strėlė, nukreipta iš praeities į ateitį per dabartį, yra tik viena iš galimų. kirvius. Tai leidžia įgyvendinti įvairius mokslinės fantastikos projektus, tokius kaip kelionės laiku, taip pat sukuria naują, daugiamatę kosmologiją, leidžiančią egzistuoti paralelinėms visatoms. Tačiau papildomų laiko dimensijų egzistavimas dar nėra moksliškai įrodytas.

Grįžkime prie mūsų 3+1 dimensijos. Puikiai žinome, kad laiko matavimas yra susijęs su antruoju termodinamikos dėsniu, kuris teigia, kad uždaroje sistemoje – tokioje kaip mūsų Visatoje – entropija (chaoso matas) visada didėja. Visuotinis sutrikimas negali mažėti. Todėl laikas visada nukreiptas į priekį – ir nieko daugiau.

Naujame dokumente, paskelbtame EPL, mokslininkai teigė, kad antrasis termodinamikos dėsnis taip pat gali paaiškinti, kodėl erdvė yra trimatė.

„Nemažai mokslininkų mokslo ir filosofijos srityje nagrinėjo (3 + 1)-matmenų erdvėlaikio prigimties problemą, pateisindami šio konkretaus skaičiaus pasirinkimą dėl jo stabilumo ir gebėjimo palaikyti gyvybę. tyrimo bendraautorius Julianas Gonzalezas-Ayala iš Nacionalinio politechnikos instituto Meksikoje ir Salamankos universiteto Ispanijoje į Phys.org portalą. „Mūsų darbo vertė slypi tame, kad pateikiame samprotavimus, pagrįstus fiziniu Visatos matmens modeliu su tinkamu ir pagrįstu erdvės ir laiko scenarijumi. Mes pirmieji teigiame, kad skaičius „trys“ erdvės matmenyje atsiranda kaip fizinio dydžio optimizavimas.

Anksčiau mokslininkai atkreipdavo dėmesį į Visatos matmenį, susijusį su vadinamuoju atropiniu principu: „Mes matome Visatą taip, nes tik tokioje Visatoje galėjo atsirasti stebėtojas, žmogus“. Erdvės trimatis buvo paaiškintas galimybe išlaikyti Visatą tokią formą, kokia ją stebime. Jei Visata turėtų daug matmenų, pagal Niutono gravitacijos dėsnį nebūtų įmanomos stabilios planetų orbitos ir net atominė materijos sandara: elektronai kristų į branduolius.

Šiame tyrime mokslininkai pasirinko kitą kelią. Jie pasiūlė, kad erdvė yra trimatė dėl termodinaminio dydžio, Helmholtzo laisvosios energijos tankio. Radiacijos pripildytoje Visatoje šis tankis gali būti laikomas slėgiu erdvėje. Slėgis priklauso nuo Visatos temperatūros ir nuo erdvinių matmenų skaičiaus.

Tyrėjai parodė, kas galėjo nutikti per pirmąsias sekundės dalis po Didžiojo sprogimo, vadinamo Planko epocha. Tuo metu, kai Visata pradėjo vėsti, Helmholco tankis pasiekė pirmąjį maksimumą. Tada Visatos amžius buvo sekundės dalis, o erdviniai matmenys buvo lygiai trys. Pagrindinė tyrimo idėja yra ta, kad trimatė erdvė buvo „užšaldyta“, kai tik Helmholtzo tankis pasiekė didžiausią vertę, o tai neleidžia pereiti prie kitų matmenų.

Žemiau esančioje nuotraukoje parodyta, kaip tai atsitiko. Kairė - laisvos energijos tankisHelmholtz (e) pasiekia didžiausią vertę esant temperatūrai T = 0,93, kuri atsiranda, kai erdvė buvo trimatė (n = 3). S ir U atitinkamai reiškia entropijos tankį ir vidinės energijos tankį. Dešinėje parodyta, kad perėjimas prie daugiamatiškumo nevyksta esant žemesnei nei 0,93 temperatūrai, o tai atitinka tris matmenis.

Taip atsitiko dėl antrojo termodinamikos dėsnio, leidžiančio pereiti į aukštesnius matmenis tik tada, kai temperatūra viršija kritinę reikšmę – nė laipsniu mažiau. Visata nuolat plečiasi, o elementariosios dalelės, fotonai, praranda energiją – todėl mūsų pasaulis palaipsniui vėsta: Dabar Visatos temperatūra yra daug žemesnė nei lygis, reiškiantis perėjimą iš 3D pasaulio į daugiamatę erdvę.

Mokslininkai aiškina, kad erdviniai matmenys yra panašūs į materijos būsenas, o perėjimas iš vienos dimensijos į kitą primena fazinį perėjimą, pavyzdžiui, ledo tirpimą, kuris įmanomas tik esant labai aukštai temperatūrai.

„Ankstyvosios Visatos aušinimo metu ir pasiekus pirmąją kritinę temperatūrą uždarų sistemų entropijos prieaugio principas gali uždrausti tam tikrus matmenų pokyčius“, – komentuoja mokslininkai.

Ši prielaida vis dar palieka vietos aukštesniems matmenims, kurie egzistavo Planko eroje, kai Visata buvo dar karštesnė nei kritinėje temperatūroje.

Papildomi matmenys yra daugelyje kosmologinių modelių, ypač stygų teorijoje. Šis tyrimas gali padėti paaiškinti, kodėl kai kuriuose iš šių modelių papildomi matmenys išnyko arba išliko tokie pat maži, kokie buvo per pirmąsias sekundės dalis po Didžiojo sprogimo, o 3D erdvė toliau auga visoje stebimoje Visatoje.

Ateityje mokslininkai planuoja patobulinti savo modelį, įtraukdami papildomus kvantinius efektus, kurie galėjo atsirasti per pirmąją sekundės dalį po Didžiojo sprogimo. Be to, papildyto modelio rezultatai taip pat gali padėti tyrėjams, dirbantiems su kitais kosmologiniais modeliais, tokiais kaip kvantinė gravitacija.

Žmogus, einantis į priekį, juda vienoje dimensijoje. Jei jis šokinėja arba keičia kryptį į kairę arba dešinę, jis įvaldys dar du matmenis. O savo kelią atsekęs rankinio laikrodžio pagalba, praktiškai patikrins ketvirtojo veiksmą.

Yra žmonių, kurie apsiriboja šiais juos supančio pasaulio parametrais ir jiems ne itin rūpi, kas bus toliau. Tačiau yra ir mokslininkų, kurie yra pasirengę peržengti įprasto horizonto ribas, paversdami pasaulį savo didžiule smėlio dėže.

Pasaulis už keturių dimensijų

Pagal daugiamatiškumo teoriją, kurią XVIII amžiaus pabaigoje ir XIX amžiaus pradžioje iškėlė Moebius, Jacobi, Plücker, Keli, Riemann, Lobachevsky, pasaulis nėra keturmatis. Tai buvo vertinama kaip tam tikra matematinė abstrakcija, kurioje nebuvo ypatingos prasmės, o daugiamatiškumas atsirado kaip šio pasaulio atributas.

Ypač įdomūs šia prasme yra Riemanno darbai, kuriuose buvo iškelta įprasta Euklido geometrija ir parodyta, koks neįprastas gali būti žmonių pasaulis.

Penktasis matmuo

1926 metais švedų matematikas Kleinas, bandydamas pagrįsti penktosios dimensijos reiškinį, padarė drąsią prielaidą, kad žmonės negali jo stebėti, nes ji labai maža. Šio darbo dėka atsirado įdomių darbų apie daugiamatę erdvės struktūrą, kurios didžiulė dalis yra susijusi su kvantine mechanika ir yra gana sunkiai suprantama.

Michio Kaku ir egzistencijos daugiamatiškumas

Remiantis kito japonų kilmės amerikiečių mokslininko darbais, žmonių pasaulis turi daug daugiau matmenų nei penki. Jis pateikia įdomią analogiją apie karpių plaukimą. Jiems yra tik šis tvenkinys, yra trys matmenys, kuriuose jie gali judėti. Ir jie nesupranta, kad tiesiai virš vandens krašto atsiveria naujas nežinomas pasaulis.

Taip pat žmogus negali suprasti pasaulio už savo „tvenkinio“, tačiau iš tikrųjų gali būti be galo daug dimensijų. Ir tai ne tik estetiniai intelektualiniai mokslininko tyrinėjimai. Kai kurios žmogui žinomos fizinės pasaulio ypatybės, gravitacija, šviesos bangos, energijos sklaida turi tam tikrų neatitikimų ir keistenybių. Jų neįmanoma paaiškinti įprasto keturmačio pasaulio požiūriu. Bet jei pridėsite dar keletą matmenų, viskas stoja į savo vietas.

Žmogus negali savo pojūčiais aprėpti visų egzistuojančių dimensijų. Tačiau tai, kad jie egzistuoja, jau yra mokslinis faktas. Ir jūs galite dirbti su jais, mokytis, nustatyti modelius. Ir galbūt kada nors žmogus išmoks suprasti, koks didžiulis, sudėtingas ir įdomus yra jį supantis pasaulis.