Εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα, η έννοια ότι το Σύμπαν μπορεί να περιλαμβάνει περισσότερες διαστάσεις από τις τέσσερις που αντιλαμβανόμαστε — μήκος, πλάτος, ύψος και χρόνο — έχει προκαλέσει αμηχανία στους κύκλους της θεωρητικής φυσικής. Το 1919, ο Theodor Kaluza παρουσίασε την ανατρεπτική ιδέα ότι μια πέμπτη διάσταση θα μπορούσε να ενοποιήσει τον ηλεκτρομαγνητισμό και τη βαρύτητα σε μια συνεκτική θεωρία. Παρά την έλλειψη αποδείξεων, η θεωρία αντέχει μέχρι σήμερα, καθώς προσφέρει λύσεις σε μερικά από τα πιο επίμονα μυστήρια του Σύμπαντος.
Ένα από τα πιο σοβαρά ζητήματα είναι το λεγόμενο πρόβλημα της ιεραρχίας: η βαρύτητα φαίνεται να είναι αναγκαστικά αδύναμη. Σε σύγκριση με τις άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις, ειναι δισεκατομμύρια φορές ασθενέστερη, κάτι που παραμένει ανεξήγητο σύμφωνα με τα παραδοσιακά μοντέλα της φυσικής. Μια ενδιαφέρουσα υπόθεση προτείνει ότι μπορεί να υπάρξουν «κρυφές» διαστάσεις που επιτρέπουν στη βαρύτητα να «ξεφεύγει», μοιράζονται την έντασή της σε έναν μεγαλύτερο χώρο, και εμφανίζονται έτσι εξασθενημένη στη διάσταση που αντιλαμβανόμαστε.
Αυτό φυσικά, εγείρει το ερώτημα: αν υπάρχουν αυτές οι διαστάσεις, γιατί δεν τις νιώθουμε; Οι θεωρητικοί υποστηρίζουν ότι οι επιπλέον διαστάσεις είναι εξαιρετικά μικρές και «τυλιγμένες» στον εαυτό τους, γεγονός που μας επιτρέπει να διασχίζουμε αυτές τις διαστάσεις συνεχώς χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε. Κάθε μας βήμα διατρέχει τρισεκατομμύρια φορές αυτές τις μικροσκοπικές, καμπυλωμένες διαστάσεις, με κανέναν αισθητό αντίκτυπο στην πραγματικότητα μας.
Αξιοσημείωτο είναι ότι αυτή η ιδέα δεν περιορίζεται μόνο στη Θεωρία των Χορδών, όπου οι πρόσθετες διαστάσεις είναι θεμελιώδεις. Μπορεί να σταθεί και αυτόνομα, καθώς για να εξηγηθεί η αδυναμία της βαρύτητας, οι επιπλέον διαστάσεις θα έπρεπε να είναι περίπου ένα δέκατο του χιλιοστού — εξαιρετικά μεγάλες σύμφωνα με τις αρχές της κβαντικής φυσικής. Ωστόσο, επειδή μόνο η βαρύτητα έχει πρόσβαση σε αυτές τις διαστάσεις, η ύπαρξή τους δεν έχει ανιχνευθεί μέχρι σήμερα.
Κάποιοι θεωρητικοί προτείνουν ότι μπορούμε να ανιχνεύσουμε τις έξτρα διαστάσεις έμμεσα. Φανταστείτε ένα σφιχτά τυλιγμένο σωλήνα. Αν ένα σωματίδιο, όπως το φωτόνιο, περνούσε μέσω αυτού, θα κινείτο και γύρω από την καμπύλη του σωλήνα. Σε μακροσκοπική κλίμακα, αυτή η περιφερειακή κίνηση δεν θα ήταν ορατή, αλλά το σωματίδιο θα επιβραδυνόταν. Σωματίδια που κινούνται πιο αργά από το φως αποκτούν μάζα. Επομένως, αν τα φωτόνια εισέρχονταν σε πρόσθετες διαστάσεις, δεν θα μπορούσαν να παραμένουν άμαζα.
Ομοίως, θεωρείται ότι η βαρύτητα μεταφέρεται από υποθετικά σωματίδια γνωστά ως βαρυτόνια. Αν είχαν τη δυνατότητα να ταξιδεύουν σε διαφορετικές διαστάσεις, θα εμφανίζονταν με μάζα — και μάλιστα με πολλές πιθανές μάζες, λόγω της κυματικής φύσης των κβαντικών σωματιδίων. Έτσι, για να εντοπίσουμε τις έξτρα διαστάσεις, θα έπρεπε να αναζητήσουμε αυτά τα βαριά σωματίδια στους επιταχυντές υψηλής ενέργειας.
Ο μεγάλος χαμένος; Μέχρι τώρα δεν έχουν ανακαλυφθεί σε κανένα πείραμα. Αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι οι έξτρα διαστάσεις δεν υπάρχουν, αλλά υποδηλώνει ότι, αν υπάρχουν, πρέπει να είναι εξαιρετικά μικρές — μικρότερες από αυτές που θα μπορούσαν να επιλύσουν το πρόβλημα της ιεραρχίας, γεγονός που καθιστά το όλο εγχείρημα πιο περίπλοκο.
Ίσως όμως όχι τελείως απογοητευτικά. Το 1999, οι Lisa Randall και Raman Sundrum πρότειναν μια επέκταση της θεωρίας, ισχυριζόμενοι ότι οι πρόσθετες διαστάσεις δεν χρειάζεται να είναι επίπεδες. Είναι δυνατόν να είναι καμπύλες, κάτι που αλλάζει εντελώς την εικόνα. Με καμπυλωμένες διαστάσεις, το μέγεθός τους μπορεί να είναι αρκετά μεγάλο ώστε να αποδυναμώσει τη βαρύτητα, αλλά τα βαρυτόνια να παραμένουν κρυφά από τις σημερινές πειραματικές τεχνικές.
Η εικόνα που προκύπτει είναι ταυτόχρονα απογοητευτική και συναρπαστική. Από τη μία πλευρά, η έλλειψη πειραματικών ενδείξεων για την ύπαρξη διαστάσεων πέρα από αυτές που γνωρίζουμε είναι ανησυχητική. Από την άλλη, οι θεωρίες που προβλέπουν την ύπαρξή τους παρέχουν πιθανές λύσεις σε καίρια προβλήματα της φυσικής. Εάν κάποτε κατορθώσουμε να επιβεβαιώσουμε την ύπαρξή τους, πιθανώς να κληθούμε να επαναστατήσουμε ό,τι γνωρίζουμε για το χώρο, το χρόνο και την ίδια τη βαρύτητα.
