Nám se zatím z našeho 4D vesmíru vymanit nepodařilo. Vědci jsou však již docela dobří v simulaci dalších úrovní, a to skrze vytváření takzvaných "syntetických dimenzí". Tyto experimenty jim umožňují napodobit různé koncepty vyšších dimenzí pomocí materiálů z nižších dimenzí, které běžně známe.
Vědci pod vedením Armandase Balčytise, výzkumného pracovníka Královského technologického institutu v Melbourne, nyní v rámci prvního experimentu svého druhu vytvořili syntetickou dimenzi - malé fotonické zařízení známé jako křemíkový kruhový rezonátor. Podle studie zveřejněné v únoru 2022 v časopise Science Advances výsledky nejenže demonstrují novou metodu výroby syntetických rozměrů, ale umožní i další experimenty, "které by mohly modelovat jevy přesahující tři rozměry".
"Matematici to mají snadné v tom, že mohou vytvářet předpoklady, nebo konstruovat modely (buď více nebo méně související s objekty v reálném světě) a rozšiřovat je do vyšších rozměrů, jak jen jim to jejich představivost dovolí," uvedl Balčytis. "To může být někdy užitečné nebo přinejmenším velmi zajímavé pro experimentátory, kteří si mohou tyto teoretické předpoklady ověřit. Experimentální věda je však mnohem omezenější, protože materiály, které máme, nebo zařízení, která můžeme vytvořit, fungují v mezích našeho trojrozměrného prostoru." Aby vytvořili syntetický rozměr, vysvětlil Balčytis, vědci experimentálně modelují další rovinu pomocí nějaké jiné proměnné, například frekvence.
„Klíč k syntetickým rozměrům spočívá v tom, že je možné použít nějakou jinou proměnnou systému, která není obecně považována za prostorovou (frekvence světelných vln, polarizace, zpoždění mezi impulsy atd.), jako by představovala další souřadnici," pokračoval. "Tímto způsobem můžete nechat jediné zařízení (jako je prstenec v naší studii), aby zastupovalo lineární řetězec prstenců. Díky rozšíření může řetězec zařízení syntetického rozměru fungovat jako 2D pole atd. Kombinací několika různých syntetických rozměrových proměnných je tak možné konstruovat i modely přesahující 3D."
Podle Balčytise se umělé dimenze staly "intenzivním předmětem zájmu" v mnoha oblastech fyziky, zejména pokud jde o topologii, což je matematický obor, který studuje vlastnosti neobvyklých útvarů, jako je například zkroucená Möbiova páska. Syntetické rozměry lze například využít ke zkoumání chování světla v dosud neprobádaných topologických souvislostech, což může pomoci zodpovědět základní otázky v oborech optiky a fotoniky a zároveň zavádět praktické inovace v telekomunikacích, výpočetní technice a dalších oborech.
„Ačkoli tedy nejde o sondu do podstaty reality v kosmickém měřítku," dodává Balčytis, tyto studie mohou "pomoci zodpovědět základní otázky o vlastnostech věcí, a to díky rostoucí roli, kterou topologie hraje při jejich zkoumání."
