Проникнет ли взрыв или разряд энергии в другие пространственные измерения?

Не существует известного 4-го пространственного измерения, поэтому все, что мы говорим, является предположением. На самом деле, существуют ли измерения вообще , это философский вопрос. На самом глубоком уровне неясно, существуют ли измерения на самом деле, или мы придумали концепцию, чтобы придать смысл миру, который мы переживаем.

Таким образом, если бы что-то было названо четвертым пространственным измерением, оно должно было бы точно соответствовать тому, что мы назвали первыми тремя измерениями. В противном случае к нему была бы оказана специальная обработка, в которой мы не даем первые 3 измерения. Если бы существовало четвертое пространственное измерение, мы бы ожидали, что в нем будут распространяться взрывы.

Предупреждение для неспециалистов: впереди высшая математика!

Предупреждение математикам: впереди невероятное упрощение высшей математики!

Наши пространственные измерения образуют дифференцируемое многообразие . Многообразие — очень причудливый топологический термин для связного пространства, которое локально выглядит евклидовым. Поверхность Земли многообразна. В то время как Земля в целом явно искривлена ​​(это сфера), если смотреть «локально», то она выглядит как плоская плоскость. Вот почему плоскоземельцам может сойти с рук так много аргументов: если вы посмотрите только на небольшой участок Земли, она почти плоская. Точно так же лента может определять многообразие. Сколько его ни крути, а локально всегда есть плоскость, сделанная утком и переплетением.

Вторая часть нашего причудливого термина топологии дифференцируема. На самом техническом уровне это означает, что вы можете выполнять на нем расчеты, но на приятном, легком для понимания уровне это означает, что все «гладко», и мы можем говорить об изменении со временем. Когда ваш взрыв происходит, он кажется очень внезапным, но если вы посмотрите на него в гораздо меньших масштабах времени, вы увидите, что взрыв очень плавно нарастает с течением времени.

Закончить высшую математику.

Уравнения движения, которые мы используем для описания таких вещей, как взрывы, имеют тенденцию включать в себя некоторые случайные движения частиц. Когда взрыв нагревает молекулы воздуха вблизи взрывчатого вещества, они начинают быстро двигаться и сталкиваются с более медленными молекулами воздуха вне места взрыва, передавая энергию и, таким образом, повышая температуру. Эти столкновения рассеивают молекулы в случайных направлениях во всех пространственных измерениях.

Таким образом, если бы мы увидели, что существует 4-е измерение, мы бы ожидали, что эти столкновения будут рассеяны во всех 4-х измерениях, а не только в 3-х, потому что в этом 4-м измерении не было бы ничего привилегированного. Энергия все равно распространялась бы в нем.

В результате вы обнаружите, что мощность взрыва уменьшается быстрее, чем в нашем обычном трехмерном пространстве. Мы можем думать о силе взрыва как о находящейся на поверхности сферы по мере того, как эта сфера расширяется. Площадь поверхности сферы увеличивается на квадрат радиуса, то есть, если сфера увеличивается в 10 раз по радиусу, площадь ее поверхности увеличивается в 100 раз. Количество энергии остается постоянным (мы взрываем только определенное количество взрывчатых веществ), так что это означает, что энергия, попадающая в любую часть сферы, уменьшается в 100 раз. Вот почему взрыв смертоносен вблизи, но становится опасным на расстоянии.

Если бы у нас было 4 измерения, взрыв распространился бы на 4-мерную гиперсферу, а не на 3-мерную сферу. В этом случае площадь поверхности гиперсферы уменьшилась бы на куб радиуса. Это падает намного быстрее, поэтому взрывчатка будет менее полезна на расстоянии. Обратите внимание, что мы не наблюдаем этого при эмпирическом тестировании, поэтому мы не верим в существование четвертого пространственного измерения (или, по крайней мере, если оно есть, оно сложное и нелогичное ) .

Как это может измениться

Есть несколько угловых случаев, которые стоит рассмотреть. В одном случае все , чем мы являемся, на самом деле представляет собой большой стержень, уходящий в четвертое измерение. Это означает, что четырехмерное пространство будет действовать так, как если бы оно было трехмерным пространством. Однако, скорее всего, это не так. Это требует огромных предположений о симметрии и детерминизме. Это, конечно, не очень хорошо сочетается с неопределенностью QM. Если в поведении стержня есть что-то не совсем симметричное, стержень будет действовать как четырехмерный объект, и вы не увидите простого трехмерного поведения.

Второй крайний случай, который следует рассмотреть, — это кумулятивный заряд . Кумулятивные заряды предназначены для фокусировки энергии взрыва в форме, отличной от сферы. Истребитель танков может расположить его как можно ближе к линии, подобно копью, пронзающему танк. Группы подрывников часто используют кумулятивные заряды для создания самолета, который аккуратно разрезает бетонные столбы без чрезмерного количества взрывчатки. Если бы наша Вселенная была структурирована как кумулятивный заряд, мы могли бы видеть только трехмерное распространение взрывчатых веществ.

Нет, обычные взрывы и выбросы энергии влияют только на наши 3 измерения.

Если бы энергия ускользнула в другие измерения, закон сохранения энергии не подкреплялся бы наблюдаемыми данными. Закон гласит, что полная энергия изолированной системы (например, нашей обнаружимой трехмерной Вселенной) остается постоянной во времени. Если бы энергия убегала в другие измерения, мы бы больше не смогли обнаружить эту энергию, поэтому казалось бы, что в некоторых случаях энергия просто исчезала. Мы никогда не были свидетелями этого; вся энергия взрывов и энергетических разрядов остается в трех измерениях, в которых мы живем.

Это не повлияет на 4-е пространственное измерение, если вы не позволите нам наблюдать меньший выход энергии в трех пространственных измерениях, которые мы можем наблюдать.

В качестве простого примера возьмем импульс света, исходящий из точечного источника. По мере своего распространения свет распространяется в сферической оболочке (две сферы), площадь поверхности которой увеличивается по мере роста. Площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату радиуса. Итак, энергия убывает от источника пропорционально 1/r^2.

Теперь, если у вас есть 4-е пространственное измерение, импульс света, излучаемый точечным источником, будет распространяться в трехмерном объеме, а не в двухмерной поверхности. По мере увеличения радиуса объем увеличивается пропорционально кубу радиуса, а не квадрату радиуса. Энергия упадет пропорционально 1/r^3.

Что все это значит? Во-первых, энергия любого взрыва рассеивалась бы гораздо быстрее в 4-х измерениях, чем в 3-х. Тот же самый взрыв в 4D был бы намного меньше и слабее, чем его эквивалент в 3D. Но... если бы у вас действительно был свет, распространяющийся через 4 измерения, а не через 3, это имело бы целый ряд последствий. Звезды и галактики (а может быть, даже Солнце?) были бы совершенно невидимы. Не говоря уже о том, что у вас есть гравитация и другие силы. (Если гравитация распространяется в 4 измерениях, у ваших планет не может быть стабильных эллиптических орбит!)

TL;DR: если вы не относитесь к своему 4-му пространственному измерению как к особому и не ограничиваете взаимодействие между ним и другими измерениями, это сделает вещи очень грязными!

[Редактировать: ответ BrettFromLA зачерпнул мой. Но я добавлю другие детали, так что оставлю это!]

Каковы бы ни были измерения вашего конкретного пространства-времени, любой существующий в нем объект будет использовать их все.

Включая взрывчатые вещества и энергетические разрядники.

Поэтому в 4-х пространственных измерениях космические взрывы тоже будут 4-х мерными.