Nous vivons dans un univers tridimensionnel avec trois dimensions spatiales et un temps supplémentaire. Cependant, les expériences de deux groupes de scientifiques ont montré que la présence de la quatrième dimension spatiale est bien possible et qu'elle ne se limite pas à de simples directions de haut en bas, de gauche et de droite, mais aussi d'avant en arrière.
Il faut immédiatement prendre en compte que de telles conclusions contredisent les lois bien connues de la physique, étaient basées sur des calculs très complexes, des expériences partiellement théoriques et utilisant les lois de la mécanique quantique.
En comparant les résultats de l'observation de deux milieux bidimensionnels spécialement créés, deux équipes indépendantes de scientifiques d'Europe et des États-Unis ont pu trouver un chemin dans la quatrième dimension spatiale, générant le soi-disant effet Hall quantique - le phénomène de la conductivité d'un gaz bidimensionnel à basse température dans des champs magnétiques puissants.
«Physiquement, nous n'avons pas d'espace en 4 dimensions, mais nous pouvons obtenir un effet Hall quantique en 4 dimensions avec un système de faible dimension car le système de haute dimension est codé dans sa structure complexe», explique Makael Rechtsman, professeur à l'Université de Pennsylvanie.
"Nous pourrons peut-être proposer une nouvelle physique dans une dimension plus élevée, puis créer des dispositifs qui ont cet avantage dans les dimensions inférieures."
En d'autres termes, les objets 3D projettent des ombres 2D à partir desquelles vous pouvez deviner la forme de ces objets. En observant certains systèmes tridimensionnels physiques réels, nous pouvons comprendre quelque chose à propos de leur nature quadridimensionnelle, car, selon les physiciens, les objets tridimensionnels peuvent être des ombres d'objets à quatre dimensions qui apparaissent dans des dimensions inférieures. Tout cela peut conduire à de nouvelles découvertes fondamentales en science.
Grâce à des calculs très sophistiqués, pour lesquels le prix Nobel a été décerné en 2016, on sait désormais que l'effet Hall quantique indique l'existence d'une quatrième dimension dans l'espace. Les dernières expériences de deux équipes de physiciens, publiées dans la revue Nature, nous donnent un exemple des effets que cette quatrième dimension peut avoir.
Une équipe européenne de scientifiques a refroidi les atomes à un niveau proche du zéro absolu et a utilisé des lasers pour les placer dans un réseau bidimensionnel. En appliquant une «pompe» quantique pour exciter les atomes piégés, les physiciens ont remarqué de petites variations de mouvement qui correspondent aux manifestations de l'effet Hall quantique 4D, indiquant que cette quatrième dimension est accessible.
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L'équipe américaine de physiciens a également utilisé des lasers, mais pour contrôler la lumière traversant le bloc de verre. En simulant l'effet d'un champ électrique sur des particules chargées, les scientifiques ont également pu observer les effets de l'effet Hall quantique 4D.
Selon les scientifiques, les deux expériences se complètent parfaitement.
Bien sûr, nous n'avons pas d'accès physique à ce monde à quatre dimensions (puisque nous sommes piégés dans un espace en trois dimensions), mais les scientifiques pensent que grâce à la mécanique quantique, nous pouvons en apprendre davantage sur l'espace à quatre dimensions et élargir notre connaissance limitée de l'univers.
Pour plus de clarté, nous vous recommandons de regarder la vidéo ci-dessous. Il montre comment un personnage d'un jeu de plateforme 2D se retrouve soudainement dans un monde 3D. Selon notre perspective, il nous semblera que nous sommes toujours dans un monde à deux dimensions, mais au fur et à mesure que nous nous y déplaçons, nous verrons quelques distorsions de l'espace, car le monde en trois dimensions se superposera à un plan à deux dimensions. Les scientifiques ont constaté des distorsions similaires dans les expériences décrites ci-dessus. Ce sont eux qui ont indiqué l'existence d'un espace à quatre dimensions, que nous ne pouvons pas voir physiquement, mais dont les effets se superposent à notre plan à trois dimensions.
Malgré le fait que physiquement nous ne pouvons pas entrer dans l'espace à quatre dimensions, nous avons reçu des preuves de son existence et une image plus claire de son fonctionnement. Les scientifiques, à leur tour, souhaitent utiliser les résultats de ces observations pour une analyse plus détaillée. Qui sait, peut-être au cours de travaux ultérieurs, ils pourront faire d'autres découvertes.
Nikolay Khizhnyak
