Hoewel relativiteit, ruimtetijd en meerdere dimensies een bewogen onderwerp kunnen zijn, zijn de basishandelingen vrij eenvoudig. Van traditionele wetenschap en alledaagse ervaring, je kunt de wereld behandelen als een driedimensionale plaats met breedte, diepte en hoogte. Aan het begin van de twintigste eeuw hebben Albert Einstein en anderen echter getheoretiseerd dat tijd - die eerder als een volledig apart fenomeen werd beschouwd - een vierde dimensie is.

Drie ruimtelijke dimensies

Gewone objecten en de ruimte die ze bewonen hebben drie dimensies die je gemakkelijk kunt zien en meten. Als u wilt weten hoeveel ruimte een object in beslag neemt, meet u het, sluit u de getallen aan op een formule die van toepassing is op de vorm en krijgt u het volume van het object. Een marmer heeft bijvoorbeeld een straal van 1 centimeter en de formule voor de vorm, een bol, is 4/3 * pi * radius ^ 3. Het marmer heeft een volume van 4,12 kubieke centimeter. Omdat ruimte drie dimensies heeft, kun je het verkennen door op en neer te bewegen, van links naar rechts, en vooruit en achteruit.

Vierdimensionale ruimte-tijd

Einstein's relativiteitstheorie verbindt de tijd met de tijd vertrouwde drie dimensies om een ​​vierdimensionaal universum te creëren. Het idee ontstond omdat drie dimensies niet langer toereikend leken om nieuwe wetenschappelijke waarnemingen te beschrijven. De tijd gaat bijvoorbeeld iets langzamer over het oppervlak van de aarde dan naar de top van een hoge wolkenkrabber; dit komt omdat de massa van de aarde ruimte-tijd "buigt" en het buigt minder naarmate je verder weggaat. Hoewel je vrij in drie dimensies kunt bewegen, zit je vast in de tijdsdimensie "vooruit" te bewegen.

Vier ruimtelijke dimensies

Wiskundigen werken regelmatig met dimensies en hebben namen voor denkbeeldige objecten met dimensionele eigenschappen . Een punt heeft bijvoorbeeld nul dimensies; het heeft geen breedte, diepte of hoogte. Een lijn heeft één dimensie en een vlak heeft er twee. Een kubus heeft drie dimensies en kubussen hebben vertrouwde tegenhangers in het dagelijks leven - dozen, ijsblokjes en zelfs zoutkorrels. Wiskundigen stellen een vierdimensionale 'kubus' voor, een hypercube of tesseract genoemd. Een hoek van een kubus heeft hoeken die in drie dimensies gaan, maar een tesseract gaat in vieren. Omdat het vier ruimtelijke dimensies inneemt, kunt u geen "echt" tesseract in een driedimensionale ruimte maken, hoewel u het als een afbeelding kunt weergeven. Het idee van het tesseract helpt studenten de ideeën van hogere dimensies te begrijpen.

Meer dimensies?

Drie dimensies liggen voor de hand; vier zijn een stuk. Hoe kan er mogelijk meer zijn? Wetenschappers hebben theorieën over de aard van het universum die tot 11 dimensies nodig hebben om uit te leggen. In de superstring-theorie komen bijvoorbeeld alle bekende fenomenen van kleine snaarachtige objecten die kleiner zijn dan een elektron dat in 11 dimensies trilt. Weer andere theorieën kijken naar ons 4-dimensionale universum als een klein onderdeel van een groter object dat 10 of 11 dimensies heeft, vasthoudend aan het feit dat ons universum is gegroeid van of eraan gehecht is.