Теорія неймовірності - Максим Іванович Дідрук

не відбивається від панелі, перетворюється на тепло. Тобто сонячні панелі нагріваються, що знижує їхню ефективність. Не проблема, якщо сонячна станція стоїть у помірних широтах. Зате в Сахарі повітря над піском прогрівається до 80 °C, відповідно фотопанелі треба буде постійно охолоджувати. Це вимагатиме додаткової енергії для вентиляторів — тисяч і тисяч вентиляторів — чи проточної води. З останньою ж у Сахарі, як відомо, не дуже.

А ще — панелі необхідно тримати чистими. Хтось мусить очищати їх від наметеного піску. Із приватною установкою на кілька квадратних метрів клопіт невеликий. Раз на рік можна й почистити. Але чищення стає майже нездійсненним завданням, коли йдеться про панелі площею тисячі квадратних кілометрів.

Це не перекреслює можливість установлювати фотопанелі в Сахарі, просто вони, як і всюди у світі, розв’язуватимуть лише локальні енергетичні проблеми. Надпотужна сонячна електростанція, яка живитиме європейський континент, — енергетична утопія. І це черговий аргумент на доказ, що за масштабного виробництва електрики в атомних станцій поки немає альтернатив.

Додаткові виміри

Тема прихованих вимірів є популярною у фантастичній і містичній літературі. Першим про невидимі виміри написав Герберт Веллс іще наприкінці XIX століття. Після нього протягом XX століття концепцію використовували чи не всі найвідоміші фантасти: Айзек Азімов, Артур Кларк, Роберт Гайнлайн. Додаткові виміри у книжках ставали тінню іншого всесвіту, оселею демонів чи душ померлих, паралельним невидимим світом, куди легко провалитися, абощо. І хай якими божевільними видаються ці ідеї, не всі з них позбавлені наукового підґрунтя. Наш простір цілком може мати більше за три виміри.

Отже нумо розбиратися.

Почнемо з того, що таке вимір. Значення цього слова в науковій літературі дещо відмінне від значення в літературі фантастичній. Математики вважають виміром можливість руху в певному напрямку. Так, рух уздовж уявної лінії буде рухом в одному вимірі. На площині можна рухатися у двох напрямках, тому площина двовимірна. І так далі.

Наш простір — тривимірний. Ми звикли, що можемо рухатися вгору-вниз, ліворуч-праворуч і вперед-назад. Але фізики запевняють, що з математичного погляду немає жодної причини, чому простір не може мати чотири, п’ять чи навіть більше вимірів. Не існує ні фізичних, ані логічних суперечностей, через які чотири- чи, скажімо, десятивимірний простір є неможливим. Звісно, те, що концепція такого простору виглядає несуперечливою на папері, не означає, що додаткові виміри реальні. Проте колись ми так само думали про чорні діри: спершу вони були просто артефактом, химерним математичним наслідком з ейнштейнівської загальної теорії відносності, а потім ми знайшли чорні діри в космосі.

Ось тільки додаткові виміри передбачають можливість рухатися кудись іще, крім угору-вниз, ліворуч-праворуч і вперед-назад. Мав би бути ще щонайменше один незалежний напрямок, але його немає.

Це так, одначе не все так просто. Цілком імовірно, що наші органи чуття адаптовані лише до трьох вимірів, відповідно додаткових ми не сприймаємо. Уявіть гіпотетичний двовимірний світ. Двовимірні вчені, які його населяють, рухаються ліворуч-праворуч і вперед-назад. Вони ретельно досліджують свій світ, а проте навіть не уявляють, що існує щось поза ним. Вони не здогадуються, що за ними може спостерігати істота зі світу з на порядок більшою розмірністю. Так само наш тривимірний світ може розміщуватися у всесвіті з більшою кількістю вимірів, але наш досвід і сприйняття зводяться тільки до того, що міститься у просторі з трьома вимірами.

Чи є можливість виявити додаткові просторові виміри на практиці? Повернімося до нашого уявного двовимірного світу. Якщо тривимірний ви повільно простромите цей світ рукою, двовимірні вчені насамперед побачать чотири плоскі круглясті об’єкти, що з’явилися немовби нізвідки, далі до цих об’єктів додасться п’ятий — ваш великий палець (чи то пак його переріз), потім усі вони зіллються в один об’єкт, який товщатиме в міру того, як просуватиметься рука вперед.

Щось подібне відбуватиметься, коли чотиривимірний предмет рухатиметься крізь тривимірний простір. У трьох вимірах він матиме вигляд химерного об’ємного об’єкта, який виник нізвідки та форма якого постійно змінюється. Поки що ми таких об’єктів не спостерігали. Чи доводить це, що додаткових просторових вимірів не існує?

Ні. Це доводить лише, що додаткові виміри не схожі на звичайні. Вони ніби ховаються від нас. Як таке може бути? Ну, скажімо, є гіпотеза, що в додаткових вимірах можуть рухатися тільки певні елементарні часточки, нейтрино чи гравітони, саме тому для людей, які сформовані з кварків і електронів, ці виміри недоступні. Ще одна можливість: додаткові виміри можуть бути вигнутими й утворювати крихітні петлі. Запитаєте, де ці петлі розташовані? Та повсюди. В кожній точці простору. Щоб зрозуміти, про що йдеться, уявіть дуже довгу мотузку. Якщо дивитися на неї здаля, мотузка має один вимір, тобто нею можна рухатися лише догори або донизу. А тепер уявіть крихітну мураху, чиї розміри значно менші за товщину мотузки. Для мурахи мотузка вже двовимірна, оскільки вона рухається і вздовж неї, і довкола. Тобто в масштабі великих істот мотузка є одновимірною, а в масштабі мурахи відкривається один додатковий вимір. Цей вимір має вигляд замкнутого кільця та розташований у кожній точці мотузки.

Цікаво, що теорія струн, розроблена як спроба поєднати квантову механіку та загальну теорію відносності, передбачає багатовимірність Усесвіту. Ця теорія доволі точно описує реальність на мікроскопічному рівні за умови, що простір складається не з трьох, а з дев’яти вимірів, серед яких три звичайні, а решта шість замкнуті самі на себе й тому неспостережувані. Існування таких вимірів може мати цікаві наслідки. Що як вони до чогось придатні? Що як вони можуть накопичувати енергію або ж відкриють ученим доступ до зовсім нової фізики? Уявіть, як це було б дивовижно.

Космічні промені

Попри назву, яка інтригує, космічні промені — це просто високоенергетичні заряджені частинки, що прилітають із глибокого космосу. 90 % від їхньої загальної кількості припадає на протони, решта — ядра гелію, і ще зовсім трохи електронів. Коли ви щойно почули про них уперше, то мусите відразу затямити, що слово «промінь» у назві десь так само стосується природи космічних променів, як слово «морська» — середовища існування морської свинки. Тобто всі ці високоенергетичні частинки насправді досягають Землі окремо, по одній за раз, а не у формі спрямованих пучків, які можна було б назвати променями.

(У фізиків завжди виникають проблеми з фантазією, коли доводиться присвоювати назви новим явищам.)

Не варто також плутати космічні промені з частинками, які випромінює наше Сонце. Воно, крім фотонів, які ми сприймаємо