W ilu wymiarach żyjemy. Czwarty wymiar

Standardowa koncepcja naukowa głosi, że żyjemy w trójwymiarowym świecie, który ma długość, szerokość i wysokość. Czasem do trójwymiarowego dodaje się czwarty wymiar... Tymczasem istnieje wiele teorii, które "dodają" wymiar do wszechświata. Tylko ich autorzy w większości nie są naukowcami, ale autorami książek i filmów science fiction.

Termin ten został ukuty przez pisarza Samuela Delaneya. Zwrócił uwagę, że w wielu fantastycznych dziełach bohaterowie opuszczają swój „rodzimy” świat i znajdują się w innym wymiarze.

Delaney zasugerował, że paraprzestrzeń może faktycznie istnieć. W ten sposób wpływa na nasz świat. Gdy doświadczamy doznań „nieziemskich”, widzimy lub słyszymy coś, co nie istnieje w naszej rzeczywistości, mogą to być echa „paraprzestrzeni”, innymi słowy świata równoległego. Chociaż być może jest to również w naszym wymiarze ...

teren płaski

Jest to świat składający się tylko z dwóch wymiarów, opisany w 1884 roku przez ministra i naukowca Edwina Abbotta w napisanej przez niego książce. Jej głównym bohaterem jest kwadrat. W świecie, w którym żyje, im więcej aspektów i kątów ma jednostka, tym wyższy jest jej status społeczny.

W płaskim świecie nie ma słońca ani gwiazd. Raz na tysiąc lat ktoś z mieszkańców trójwymiarowego świata dostaje się do Flatlandii. Ale mieszkańcy Flatlandii nie są gotowi uwierzyć w istnienie trzeciego wymiaru… Jednak praca Abbotta jest bardziej satyrą na wiktoriańską Anglię niż powieścią science fiction.

„Super Morze Sargassowe”

Opisał to słynny pisarz i badacz zjawisk paranormalnych Charles Fort. Twierdzi, że istnieje „specjalny” wymiar, w którym kończą się wszystkie rzeczy, które znikają w naszym świecie. Czasami potrafią „powrócić” stamtąd, a potem pojawić się ponownie… Tak można wytłumaczyć zjawisko opadów od zwierząt i przedmiotów nieożywionych, które mają miejsce w różnych częściach globu. Nawiasem mówiąc, po przestudiowaniu ich geografii, Fort doszedł do wniosku, że „Morze Super-Sargasso” rozciąga się od Wielkiej Brytanii do Indii.

L-przestrzeń

Termin ten został ukuty przez pisarza Terry'ego Pratchetta. L-przestrzeń to specjalny wymiar, który jest biblioteką. Ale nie w zwykłym sensie, ale w sensie globalnego pola informacyjnego. Można tam znaleźć wszystkie książki, które kiedykolwiek zostały napisane, które zostaną napisane, i wreszcie te, które były tylko pomyślane, ale nigdy nie napisane… Niektóre książki mogą być niebezpieczne, dlatego w L-przestrzeni należy przestrzegać pewnych zasad. .. Tylko starsi bibliotekarze są wtajemniczeni we wszystkie zasady.

hiperprzestrzeń

Termin ten jest używany w wielu dziełach science fiction. Oznacza to coś w rodzaju tunelu, przez który można podróżować do innych wymiarów szybciej niż prędkość światła.

Być może po raz pierwszy pomysł ten wyraził już w 1634 r. Johannes Kepler w książce „Somnium”. Jej bohaterowie muszą dostać się na wyspę, położoną 80 tysięcy kilometrów nad ziemią. Tylko demony mogą otworzyć tam drogę, używając opium do usypiania podróżnych, a następnie przetransportować ich do miejsca przeznaczenia za pomocą podlegającej im mocy przyspieszenia.

Kieszenie Wszechświata

Fizyk z MIT, Alan Gut, wysunął hipotezę kosmicznej inflacji. Jedną z jego głównych idei jest to, że nasz wszechświat stale się rozszerza, aw miarę rozszerzania się powoduje powstanie coraz większej liczby czasoprzestrzennych „kieszeni” - autonomicznych wszechświatów, z których każdy ma swoje własne prawa fizyczne.

Teoria dziesięciu wymiarów

Teoria ta, zwana także teorią superstrun, nie ma trzech czy czterech wymiarów, ale znacznie więcej. Co najmniej dziesięć. Wszystkie z nich mogą wpływać na nasz świat, chociaż ich nie widzimy iw większości nie dostrzegamy.

Piąty wymiar istnieje niejako równolegle z naszym, to właśnie nazywamy „światem równoległym”. Szósta to płaszczyzna, na której istnieją wszystkie wszechświaty, takie jak nasz. Siódmy to światy, które powstały w warunkach zasadniczo odmiennych od naszych.

Ósmy to wymiar, w którym „przechowywane są nieskończone historie światów w siódmym wymiarze”. W dziewiątym są światy, których prawa fizyczne różnią się od naszych. Wreszcie, dziesiąty wymiar zawiera to wszystko razem wzięte. Więc więcej niż dziesięć wymiarów ludzki umysł po prostu nie jest w stanie sobie wyobrazić ...

Obecność uziemienia ochronnego jest jednym z głównych wymagań bezpieczeństwa elektrycznego. Niezawodność elementów uziemiających jest kontrolowana przez specjalistów z laboratorium elektrycznego poprzez pomiar wiązania metalowego. Zgodnie z obowiązującymi przepisami kontrola taka jest obowiązkowa, jeżeli w obiekcie wykonywano naprawy urządzeń elektrycznych, modernizacje lub prace instalacyjne. Co kryje się pod pojęciem „wiązanie metalowe” i dlaczego jest mierzone, opiszemy szczegółowo w tej publikacji.

Co to jest „wiązanie metaliczne”?

Pod tym pojęciem zwykle rozumie się połączenie (obwód elektryczny) utworzone przez instalację elektryczną i elektrodę uziemiającą. Głównym wymaganiem komunikacji metalowej jest ciągłość obwodu uziemiającego. Naruszenie tego warunku grozi powstaniem dużej różnicy potencjałów w obwodach instalacji elektrycznej, co stanowi zagrożenie dla życia i może doprowadzić do awarii sprzętu.

Z biegiem czasu może dojść do wzrostu rezystancji przejściowych w obwodzie uziemiającym, co prowadzi do powstania defektów wiązania metalowego, przyjrzyjmy się naturze tego zjawiska.

Co spowodowało wzrost przejściowej rezystancji?

Przez styki przejściowe rozumie się stykanie elementów metalowych. Nie da się osiągnąć ich idealnego wypolerowania, mimo to na powierzchni pozostaną guzki i mikroskopijne wgniecenia. Powierzchnia stykających się powierzchni zmienia się pod wpływem różnych czynników zewnętrznych (temperatura, siła nacisku, zanieczyszczenie powierzchni itp.), co prowadzi do wzrostu rezystancji styku. Poniższe zdjęcia miedzianego styku, wykonane za pomocą mikroskopu elektronowego, pokazują tworzenie się warstwy tlenku miedzi na powierzchni.

Taka warstwa tlenku ma właściwości dielektryczne, chociaż nie są one świetne, ale to może wystarczyć do zerwania wiązania metalu. W rezultacie połączenie będzie się nagrzewać i prędzej czy później doprowadzi do przepalenia styku, co od razu wpłynie na jakość spoiny metalowej. Równie częstym powodem jest czynnik ludzki, dlatego po pracach instalacyjnych wymagany jest pomiar spoiwa metalowego.

Po co sprawdzać metalowe połączenie?

Biorąc pod uwagę powyższe informacje, można wskazać następujące przyczyny sprawdzania spoiwa metalowego:

1. Monitorowanie ciągłości obwodu uziemienia. Obejmuje zarówno pomiary elektryczne, jak i kontrolę przewodów ochronnych i innych elementów uziemiających pod kątem ich integralności.
2. Pomiar rezystancji styków przejściowych (wykonywanych pomiędzy instalacją elektryczną a uziomem) oraz ogólnych parametrów obwodu.
3. Sprawdzana jest różnica potencjałów między korpusem uziemionej instalacji elektrycznej a elektrodą uziemiającą. Test jest przeprowadzany w trybie pracy i wyłączonym.

Jak widać, głównym celem testu jest pomiar parametrów obwodów uziemiających, ponieważ charakteryzują one jakość połączenia metalowego, a tym samym bezpieczeństwo elektryczne instalacji.

Technika pomiaru wiązań metalicznych

Zgodnie z wymaganiami PUE metalowe elementy instalacji elektrycznych podlegają uziemieniu. Pomiary połączenia metalowego wykonuje się między głównym a sprawdzanym elementem. Zgodnie z normami rezystancja styku w jednym przejściu powinna wynosić 0,01 Ohm ± 20%.

Jeśli miernik potwierdzi dobre połączenie, testowany jest kolejny węzeł. W przypadku kilku przejść między elektrodą uziemiającą a uziemioną instalacją elektryczną ich łączna rezystancja nie powinna przekraczać 0,05 oma.

Jeśli rezystancja przekracza dopuszczalne granice, należy sprawdzić stan styków, wyczyścić je, podłączyć i ponownie zmierzyć.

Większość laboratoriów elektrycznych mierzy wiązania metali zgodnie z następującym algorytmem:

1. Przeprowadzana jest kontrola wzrokowa styków przewodów uziemiających. Skuteczne w poszukiwaniu „złego” styku, specjalne urządzenia – kamery termowizyjne, szybko pozwalają wykryć problematyczne połączenie.
2. Połączenia spawane są badane pod kątem wytrzymałości poprzez przyłożenie obciążenia mechanicznego.
3. Wszystkie uziemione elementy konstrukcyjne są testowane pod kątem połączeń metalowych.
4. Sprawdzenie obecności prądu elektrycznego na elementach uziemionych.
5. Uzyskane wyniki są zapisywane w specjalnym protokole.

Powyższa technika pomiarowa okazała się skuteczna.

Normy i zasady

Zgodnie z normami PUE przewody uziemiające, jak również służące do wyrównywania potencjałów, muszą być solidnie podłączone, aby zapewnić ciągłość obwodu uziemiającego. Jednocześnie połączenie spawane jest zalecane dla przewodów stalowych, inne metody kontaktu są dozwolone tylko wtedy, gdy istnieje ochrona przed niszczącym działaniem powietrza. W przypadku stosowania połączeń śrubowych należy przedsięwziąć odpowiednie środki zapobiegające poluzowaniu połączenia stykowego.

Wszystkie połączenia obwodu uziemiającego i uziemionego urządzenia muszą być umieszczone w taki sposób, aby był do nich swobodny dostęp, ponieważ należy przeprowadzić oględziny w celu sprawdzenia ciągłości połączenia elektrycznego. Wyjątkiem od tej reguły są uszczelnione styki.

Przepisy określają również, że w przypadku kontaktu z urządzeniami uziemiającymi można wykonać połączenia śrubowe lub spawane. Jeżeli urządzenia instalacji elektrycznych podlegają silnym wibracjom lub często są przenoszone w inne miejsce, wówczas stosuje się elastyczny przewód ochronny.

Bardziej szczegółowe informacje na temat regulaminu można uzyskać w PUE (p. 1.7.).

Okresowość

Zgodnie z normami PTEEP i PUE badanie spoin metalicznych przeprowadzane jest zgodnie z harmonogramem ustalonym przez dział techniczny obiektu. Z reguły w tym przypadku Table. 37 s. 3.1 PTEEP, gdzie ustala się następującą częstotliwość pomiarów wiązań metalicznych:

• W obiektach i obiektach należących do podwyższonej kategorii zagrożenia pomiary rezystancji przejściowych w obwodach uziemiających należy wykonywać raz w roku, w pozostałych przypadkach nie rzadziej niż raz na trzy lata.
• Na windy i urządzenia podnoszące - 1 rok.
• Kuchenki elektryczne stacjonarne - 1 rok.

Z reguły badanie połączeń metalowych przeprowadza się w połączeniu z innymi rodzajami pomiarów elektrycznych (rezystancja izolacji, sprawdzanie integralności okablowania elektrycznego itp.).

Ponadto obowiązkowe pomiary wiązania metali przeprowadzane są w następujących przypadkach:

1. Jeśli przeprowadzono naprawy lub ponowne wyposażenie sprzętu elektrycznego.
2. Podczas testowania nowych instalacji elektrycznych.
3. Po pracach instalacyjnych.

Przyrządy do pomiaru

Biorąc pod uwagę, że pomiary wiązań metalicznych są przeprowadzane na poziomie setnych części oma, konwencjonalne przyrządy pomiarowe, na przykład multimetry, nie nadają się do tego celu. Podczas wykonywania pomiarów rezystancji uziemienia stosuje się dokładniejsze przyrządy, wystarczająco czułe, aby mierzyć rezystancje niskiego poziomu.

Większość z tych urządzeń jest wyposażona w dodatkowe funkcje, na przykład Metrel MI3123 pokazany na rysunku może również mierzyć przewodność gruntu i prąd upływu.

Utrwalenie wyników w protokole pomiaru

Wszystkie wyniki pomiarów są zapisywane w specjalnym raporcie z badań. Dane zapisuje się w tabeli, wskazując nazwę każdego badanego związku. Raport zawiera również informacje o liczbie skontrolowanych węzłów, ich lokalizacji oraz wyświetla maksymalną wartość rezystancji całkowitej styków obwodu zabezpieczającego.

W przypadku wykrycia braku spoiwa metalicznego w trakcie badania, informacja o tym musi być odnotowana w dokumencie i jednocześnie w załączniku do protokołu (oświadczenie o wadzie).

Krótko o profilaktyce.

Regularne mierzenie uziemienia metalowego nie oznacza rezygnacji z profilaktyki. Aby zapewnić ciągłość obwodów ochronnych, należy regularnie sprawdzać stan połączeń styków iw razie potrzeby je dokręcać. Równie ważne jest oczyszczenie styków z kurzu, warstwy tlenków i brudu.

Podczas wykrywania obecności napięcia elektrycznego na jednym z elementów konstrukcyjnych należy zadbać o jego wysokiej jakości uziemienie. W przeciwnym razie wzrasta ryzyko wystąpienia sytuacji awaryjnej.

Nie warto oszczędzać na sprawdzaniu jakości uziemienia ochronnego, ponieważ straty mogą być bardziej kosztowne niż opłacenie wizyty w laboratorium elektrycznym.

Żyjemy w trójwymiarowym świecie: długość, szerokość i głębokość. Niektórzy mogą sprzeciwić się: „Ale co z czwartym wymiarem – czasem?” Rzeczywiście, czas też jest wymiarem. Ale pytanie, dlaczego przestrzeń jest mierzona w trzech wymiarach, pozostaje dla naukowców tajemnicą. Nowe badania wyjaśniają, dlaczego żyjemy w świecie 3D.

Pytanie, dlaczego przestrzeń jest trójwymiarowa, dręczy naukowców i filozofów od czasów starożytnych. Rzeczywiście, dlaczego akurat w trzech wymiarach, a nie w dziesięciu czy, powiedzmy, 45?

Ogólnie rzecz biorąc, czasoprzestrzeń jest czterowymiarowa (lub 3+1-wymiarowa): trzy wymiary tworzą przestrzeń, czwartym wymiarem jest czas. Istnieją również filozoficzne i naukowe teorie na temat wielowymiarowości czasu, które sugerują, że w rzeczywistości jest więcej wymiarów czasu, niż się wydaje: znana nam strzała czasu, skierowana z przeszłości w przyszłość przez teraźniejszość, jest tylko jednym z możliwe osie. Umożliwia to różne projekty science fiction, takie jak podróże w czasie, a także tworzy nową, wielowymiarową kosmologię, która dopuszcza istnienie wszechświatów równoległych. Jednak istnienie dodatkowych wymiarów czasowych nie zostało jeszcze naukowo udowodnione.

Wróćmy do naszego wymiaru 3+1. Doskonale zdajemy sobie sprawę, że pomiar czasu wiąże się z drugą zasadą termodynamiki, która mówi, że w układzie zamkniętym - takim jak nasz wszechświat - entropia (miara chaosu) zawsze rośnie. Powszechny nieporządek nie może się zmniejszyć. Dlatego czas jest zawsze skierowany do przodu - i nic więcej.

W nowym artykule opublikowanym w EPL naukowcy zasugerowali, że druga zasada termodynamiki może również wyjaśniać, dlaczego przestrzeń jest trójwymiarowa.

„Wielu badaczy z dziedziny nauki i filozofii zajęło się problemem (3+1)-wymiarowej natury czasoprzestrzeni, uzasadniając wybór tej konkretnej liczby jej stabilnością i możliwością podtrzymania życia” – powiedział. współautor badania Julian Gonzalez-Ayala z Narodowego Instytutu Politechnicznego w Meksyku i Uniwersytetu w Salamance w Hiszpanii na Phys.org. „Wartość naszej pracy polega na tym, że przedstawiamy rozumowanie oparte na fizycznym modelu wymiaru Wszechświata z odpowiednim i rozsądnym scenariuszem czasoprzestrzennym. Jako pierwsi stwierdziliśmy, że liczba „trzy” w wymiarze przestrzeni powstaje jako optymalizacja wielkości fizycznej”.

Wcześniej naukowcy zwracali uwagę na wymiar Wszechświata w związku z tzw. zasadą atropii: „Widzimy Wszechświat w ten sposób, bo tylko w takim Wszechświecie mógł powstać obserwator, człowiek”. Trójwymiarowość przestrzeni tłumaczono możliwością zachowania Wszechświata w takiej postaci, w jakiej go obserwujemy. Gdyby we Wszechświecie istniało wiele wymiarów, zgodnie z Newtonowskim prawem grawitacji, stabilne orbity planet, a nawet atomowa budowa materii nie byłyby możliwe: elektrony spadałyby na jądra.

W tym badaniu naukowcy poszli w drugą stronę. Zasugerowali, że przestrzeń jest trójwymiarowa ze względu na wielkość termodynamiczną, gęstość energii swobodnej Helmholtza. We wszechświecie wypełnionym promieniowaniem gęstość tę można traktować jako ciśnienie w przestrzeni. Ciśnienie zależy od temperatury wszechświata i liczby wymiarów przestrzennych.

Naukowcy pokazali, co może się wydarzyć w pierwszym ułamku sekundy po Wielkim Wybuchu, zwanym epoką Plancka. W momencie, gdy Wszechświat zaczął się ochładzać, gęstość Helmholtza osiągnęła swoje pierwsze maksimum. Wtedy wiek Wszechświata wynosił ułamek sekundy, a były dokładnie trzy wymiary przestrzenne. Kluczową ideą badania jest to, że trójwymiarowa przestrzeń została „zamrożona”, gdy tylko gęstość Helmholtza osiągnęła swoją maksymalną wartość, co uniemożliwia przejście do innych wymiarów.

Poniższy rysunek pokazuje, jak do tego doszło. Lewy - gęstość energii swobodnejHelmholtz (e) osiąga swoją maksymalną wartość w temperaturze T = 0,93, co ma miejsce, gdy przestrzeń była trójwymiarowa (n=3). S i U reprezentują odpowiednio gęstości entropii i gęstości energii wewnętrznej. Po prawej pokazano, że przejście do wielowymiarowości nie następuje w temperaturach poniżej 0,93, co odpowiada trzem wymiarom.

Wynikało to z drugiej zasady termodynamiki, która dopuszcza przejścia do wyższych wymiarów tylko wtedy, gdy temperatura jest powyżej wartości krytycznej – ani o stopień mniej. Wszechświat stale się rozszerza, a cząstki elementarne, fotony, tracą energię - dlatego nasz świat stopniowo się ochładza: Teraz temperatura Wszechświata jest znacznie niższa niż poziom, który implikuje przejście ze świata 3D do przestrzeni wielowymiarowej.

Naukowcy wyjaśniają, że wymiary przestrzenne są podobne do stanów materii, a przejście z jednego wymiaru do drugiego przypomina przemianę fazową - jak topnienie lodu, które jest możliwe tylko w bardzo wysokich temperaturach.

„Podczas stygnięcia wczesnego Wszechświata i po osiągnięciu pierwszej temperatury krytycznej zasada przyrostu entropii dla układów zamkniętych mogła uniemożliwić pewne zmiany wymiarowości” – komentują naukowcy.

To założenie nadal pozostawia miejsce na wyższe wymiary, które istniały w erze Plancka, kiedy Wszechświat był jeszcze gorętszy niż w temperaturze krytycznej.

Dodatkowe wymiary są obecne w wielu modelach kosmologicznych, głównie w teorii strun. To badanie może pomóc wyjaśnić, dlaczego w niektórych z tych modeli dodatkowe wymiary zniknęły lub pozostały tak małe, jak były w pierwszych ułamkach sekundy po Wielkim Wybuchu, podczas gdy przestrzeń 3D nadal rośnie w całym obserwowalnym wszechświecie.

W przyszłości naukowcy planują ulepszyć swój model, aby uwzględnić dodatkowe efekty kwantowe, które mogły wystąpić w pierwszym ułamku sekundy po Wielkim Wybuchu. Ponadto wyniki rozszerzonego modelu mogą również służyć jako przewodnik dla badaczy pracujących nad innymi modelami kosmologicznymi, takimi jak grawitacja kwantowa.

Osoba idąca do przodu porusza się w jednym wymiarze. Jeśli podskoczy lub zmieni kierunek w lewo lub w prawo, opanuje jeszcze dwa wymiary. A prześledząc swoją drogę za pomocą zegarka na rękę, sprawdzi w praktyce działanie czwartego.

Są ludzie, którzy są ograniczeni tymi parametrami otaczającego ich świata i nie przejmują się tym, co będzie dalej. Ale są też naukowcy, którzy są gotowi wyjść poza zwykłe horyzonty, zamieniając świat we własną ogromną piaskownicę.

Świat poza czterema wymiarami

Według teorii wielowymiarowości wysuniętej na przełomie XVIII i XIX wieku przez Mobiusa, Jacobiego, Plückhera, Kelly'ego, Riemanna, Łobaczewskiego, świat wcale nie jest czterowymiarowy. Uznano ją za rodzaj matematycznej abstrakcji, w której nie ma specjalnego znaczenia, a wielowymiarowość powstała jako atrybut tego świata.

Szczególnie interesujące w tym sensie są prace Riemanna, w których zwykła geometria Euklidesa została wykonana w podróży i pokazała, jak niezwykły może być świat ludzi.

piąty wymiar

W 1926 roku szwedzki matematyk Klein, próbując uzasadnić zjawisko piątego wymiaru, postawił śmiałe założenie, że człowiek nie jest w stanie go zaobserwować, ponieważ jest bardzo mały. Dzięki tej pracy powstały ciekawe prace dotyczące wielowymiarowej struktury przestrzeni, której ogromna część dotyczy mechaniki kwantowej i jest raczej trudna do zrozumienia.

Michio Kaku i wielowymiarowość bytu

Według prac innego amerykańskiego naukowca pochodzenia japońskiego, ludzki świat ma o wiele więcej wymiarów niż pięć. Przedstawia interesującą analogię do pływających karpi. Dla nich istnieje tylko ten staw, są trzy wymiary, w których mogą się poruszać. I nie rozumieją, że tuż nad brzegiem wody otwiera się nowy, niezbadany świat.

Tak więc człowiek nie może poznać świata poza swoim „stawem”, ale w rzeczywistości może istnieć nieskończona liczba wymiarów. I nie jest to tylko estetyczne intelektualne badanie naukowca. Niektóre cechy fizyczne świata znanego człowiekowi, grawitacja, fale świetlne, dystrybucja energii, mają pewne niekonsekwencje i dziwactwa. Nie da się ich wyjaśnić z punktu widzenia zwykłego czterowymiarowego świata. Ale jeśli dodasz jeszcze kilka wymiarów, wszystko się ułoży.

Człowiek nie jest w stanie objąć wszystkich wymiarów dostępnych zmysłami. Jednak fakt ich istnienia jest już faktem naukowym. I można z nimi pracować, uczyć się, identyfikować wzorce. I być może pewnego dnia człowiek nauczy się rozumieć, jak ogromny, złożony i interesujący jest otaczający go świat.