بعد چهارم به زبان ساده: توضیحات فراموش‌نشدنی کارل سیگن با یک سیب

تحریریه حرف مرد: مفهوم بعد چهارم به نظر فراتر از درک بشر می‌رسد. به عنوان موجوداتی سه‌بعدی، ما قادر به دیدن فراتر از ارتفاع، عرض و عمق یک شیء فیزیکی نیستیم. پس چه چیزی فراتر از اینها وجود دارد؟ حتی اگر این مفهوم را درک کنید، تصور آن در ذهن — که توسط محدودیت‌های جهان فیزیکی ما مقید شده — تقریباً غیرممکن است.

در اینجا کارل سیگن وارد می‌شود، یکی از بزرگ‌ترین مروجان علم در دوران خود. او که بیشتر به خاطر تحقیقاتش درباره حیات فرازمینی شناخته می‌شد، از نخستین کسانی بود که نشان داد حیات ممکن است روزی در مریخ وجود داشته باشد. سیگن استعدادی منحصربه‌فرد داشت: توانایی تبدیل مفاهیم پیچیده علمی به موضوعاتی جذاب و قابل‌درک برای عموم. اگر او را در تلویزیون ندیده‌اید، شخصیتی را تصور کنید مثل عمو قناد، اما این بار برای علم — دوست‌داشتنی، قصه‌گو و همیشه قادر به ساده‌سازی دشوارترین مفاهیم.

در سال ۱۹۸۰، در قسمت دهم از مجموعه پیشگامانه «کیهان» (پخش شده از PBS)، سیگان مأموریت خود را برای توضیح بعد چهارم — که غیرقابل‌درک به نظر می‌رسید — آغاز کرد.

همچنین بخوانید: عجایبی از اهرام ثلاثه مصر که احتمالا نمی‌دانید

زمان به عنوان بعد چهارم؟ بله، اما کل ماجرا این نیست!

بسیاری از ما شنیده‌ایم که زمان به عنوان بعد چهارم در نظر گرفته می‌شود. این چندان سخت نیست: برای تعیین موقعیت یک شیء در جهان، باید سه بعد مکانی و همچنین زمان وجود آن را بدانید.

اما یک مفهوم نظری و انتزاعی‌تر هم وجود دارد: جایی که هر چهار بعد مکانی هستند. درک این موضوع برای ما تقریباً غیرممکن است… مگر با کمک یک معلم نابغه.

نکته جذاب در توضیح سیگن این است که او از اشیایی ساده و ملموس استفاده می‌کند: یک سیب و یک تسرکت (مکعبی چهاربعدی).

اگر یک سیب در جهان دوبعدی وجود داشت

سیگن توضیح می‌دهد که اگر یک سیب در یک فضای دوبعدی وجود داشته باشد، ساکنان این «سرزمین مسطح» تنها مقطع آن را در هر لحظه می‌بینند:

تصور کنید در این جهان دوبعدی زندگی می‌کنیم، جایی که مفهومی از “بالا” یا “پایین” نداریم. حالا یک شیء سه‌بعدی مثل یک سیب وارد می‌شود. ما اصلاً متوجه آن نمی‌شویم، مگر وقتی که از صفحه وجود ما عبور کند — و حتی آن‌وقت هم نمی‌فهمیم سیب چیست. ما فقط بخشی از آن را می‌بینیم که از صفحه ما گذر می‌کند. هیچ راهی برای درک بعد سوم سیب نداریم، چون فراتر از فهم ماست. تنها شواهد ما همان چیزی است که از صفحه ما عبور کرده.

برای نمایش بهتر، سیگن سیب را به مرکب آغشته می‌کند و روی سطحی که نمایانگر سرزمین مسطح است فشار می‌دهد. در این جهان دوبعدی، سیب فقط به صورت چهار نقطه (نقاط تماس با صفحه) دیده می‌شود. او اضافه می‌کند که با عبور سیب از این صفحه، مقطع آن تغییر می‌کند. بنابراین، برای ساکنان این جهان، سیب به صورت اشکالی دائماً در حال تغییر تجربه می‌شود. عجیب است، نه؟

حالا، چگونه بعد چهارم را درک کنیم؟

سیگن سپس این تجربه دوبعدی از بعد سوم را به درک ما از بعد چهارم مرتبط می‌کند. برای این کار، او از تسرکت (مکعب چهاربعدی) استفاده می‌کند تا نشان دهد چرا تصور ابعاد بالاتر برای ما دشوار است:

من نمی‌توانم یک تسرکت را به شما نشان دهم، چون من و شما در یک دنیای سه بعدی محبوس شده‌ایم.

اما او یک نمایش سه‌بعدی از آن ارائه می‌دهد. همان‌طور که یک مکعب را می‌توان روی کاغذ ترسیم کرد (یا سایه آن را نمایش داد)، یک تسرکت چهاربعدی هم به شکلی ناقص در فضای سه‌بعدی قابل‌نمایش است. هنوز همراهید؟

در این مرحله، سیگن از مخاطب می‌خواهد ذهن خود را گسترش دهد تا بعد چهارم را به صورت استعاری درک کند. حتی اگر نتوانیم آن را ببینیم یا به درستی تصور کنیم، این به معنای عدم وجود آن نیست.

چرا این موضوع مهم است؟

مطالعه فضای چهاربعدی به درک ما از کیهان کمک می‌کند. چون ما فقط سه بعد را می‌بینیم، به این معنی نیست که چیزی فراتر از آن وجود ندارد. فیزیکدانان و ریاضیدانان باید بتوانند این فضاهای نظری را درک و ترسیم کنند تا پدیده‌های غیرقابل‌توضیح را بهتر بفهمند. یادتان می‌آید که سیب در سرزمین مسطح چطور به صورت اشکال متغیر دیده می‌شد؟

توضیح سیگن درباره بعد چهارم نه‌تنها یک درس علمی شگفت‌انگیز است، بلکه نمونه‌ای عالی از آموزش مؤثر است: ترکیبی از توضیحات واضح، مفاهیم روزمره و داستان‌سرایی جذاب.

منبع: upworthy