No sentido mais corriqueiro, conhecemos 3 dimensões espaciais: comprimento, largura e altura. Juntando as duas primeiras, temos uma superfície. Quando entra a terceira, temos o volume. Alguém consegue imaginar alguma coisa em 4 dimensões?
De acordo com a Física relativista, sim. O tempo seria a 4ª dimensão.
Hoje em dia, cientistas tentam provar a existência de outras dimensões além dessas 4. A Teoria das Cordas, por exemplo, afirma que existem 10 dimensões de espaço e uma de tempo. Ou seja, 11 dimensões no total. Já imaginou? Talvez nem dê para imaginar...
As 3 dimensões mais conhecidas: o espaço
Aprendemos na escola que objetos no espaço podem ser uni, bi ou tridimensionais. Uma linha, por exemplo, é unidimensional. Um retângulo é bidimensional. Já um cubo é tridimensional. Mas por que isso é assim?
De um ponto de vista matemático, vivemos em 3 dimensões porque temos de usar 3 coordenadas para definir a posição de qualquer ponto no espaço.
Por exemplo, para definir a posição de um helicóptero que está parado sobre uma cidade, precisamos de no mínimo 3 coordenadas geográficas: longitude, latitude e altitude. Deu para entender?
A longitude é o valor, medido em graus, que define a localização que qualquer coisa na superfície terrestre de leste a oeste a partir do Meridiano de Greenwich. Já a latitude é a distância de qualquer coisa em relação à linha do Equador: o Trópico de Capricórnio, por exemplo, que passa próximo à cidade de São Paulo, é uma linha imaginária paralela ao Equador, 23° 26' 14" ao sul.
Se pegarmos um mapa de papel (que é bidimensional), conseguimos localizar qualquer ponto nesse mapa usando apenas 2 coordenadas: longitude e latitude.
Já jogou batalha naval? Este é um ótimo exemplo de uso de 2 coordenadas para localizar a posição de objetos numa superfície. Não é preciso uma terceira coordenada para que os jogadores se entendam durante uma partida.
Imagine agora uma batalha naval tridimensional. Não bastaria a um jogador dizer "6H" para tentar bombardear o porta-aviões inimigo. Seria preciso de mais uma coordenada. E é aí que entra a altitude, capaz de dizer qual é a distância vertical entre o objeto e uma superfície de referência: o nível do mar.
Mas como navios sempre estarão ao nível do mar (altitude 0), talvez a 3ª dimensão seja mais fácil de entender se voltarmos ao exemplo do helicóptero. Sabendo qual o valor da sua longitude e qual o valor da sua latitude, bastaria sabermos a sua distância em relação ao nível do mar (sua altitude) para termos a sua localização exata.
Assim, dependendo do número de coordenadas necessárias para definir a localização de um ponto no espaço, podemos dizer quantas dimensões existem. Uma reta: 1 dimensão. Um plano, como o mapa: 2 dimensões. Um objeto sólido, como um cubo: 3 dimensões.
O tempo: a 4ª dimensão
Na Física relativista, o tempo entra como a 4ª dimensão, já que todo fenômeno se verifica num determinado espaço mas também num determinado tempo.
Assim, soma-se às 3 coordenadas de que falamos acima uma 4ª, necessária para definir qualquer fenômeno ou acontecimento. Segundo a teoria da relatividade restrita, desenvolvida por Albert Einstein (1879-1955) em 1905, as medições de espaço e de tempo não são independentes um do outro, como se pensava anteriormente. Espaço e tempo estão integrados, são uma única entidade, estão fundidos. Trata-se do espaço-tempo quadridimensional.
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Estamos habituados a ver o tempo como um algo que flui de forma uniforme para qualquer pessoa e em qualquer lugar. Pensamos que o tempo flui, como um rio, independentemente de qualquer outra coisa.
Einstein derrubou essa ideia. Para ele, o tempo é relativo. E o que isso quer dizer? Que o tempo pode passar de formas diferentes. Em outras palavras: o tempo não é uniforme, como pensamos a partir da nossa experiência cotidiana.
De acordo com o físico alemão, o que existem na verdade são tempos, no plural. E essa constatação decorre da descoberta de uma conexão entre o espaço e o tempo. Mais especificamente, entre o movimento de um corpo no espaço e a passagem do tempo. Grosso modo, essas grandezas seriam inversamente proporcionais. Quanto maior o movimento no espaço, menor a passagem do tempo.
Bem maluco isso, não acha? Mas acredite: essa teoria foi comprovada. O Experimento Hafele-Keating, realizado em 1971, comprovou a teoria da relatividade restrita de Einstein. O físico Joseph C. Hafele e o astrônomo Richard E. Keating levaram 4 relógios atômicos (o padrão de tempo mais preciso inventado pelo homem) para dar um passeio de avião ao redor do mundo.
Foram duas voltas ao redor do mundo em aviões a jato. O objetivo era comparar o tempo medido pelos relógios levados a bordo com relógios que ficaram paradinhos no Observatório Naval dos Estados Unidos. Ao fim da viagem, verificou-se que os relógios não coincidiam. Os relógios que estiveram a bordo estavam bilionésimos de segundo atrasados em relação àqueles que ficaram no solo.
Ou seja: o movimento pelo espaço diminui a passagem do tempo, e só não notamos isso no nosso dia a dia porque estamos habituados a baixíssimas velocidades. O que dizer da velocidade da luz, por exemplo? Hoje, com a tecnologia de que dispomos, podemos viajar a 1% da velocidade da luz.
O resultado dessa teoria é que na 4ª dimensão não há distinção entre passado, presente e futuro, já que a percepção deste instante, ou momento presente, não é uniforme.
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Teoria das Cordas: existem outras dimensões?
Além das 3 dimensões de espaço e da dimensão tempo, haveria uma 5ª, 6ª ou 10ª dimensão? A Teoria das Cordas diz que há 11 dimensões ao todo!
Apesar de bastante popular, a Teoria das Cordas ainda não foi comprovada pela ciência. Unindo o macrocosmo e o microcosmo, ela parte da ideia de que as partículas fundamentais - aquelas que não podem ser subdivididas e que formam os átomos - não são pontos, como se pensava, mas cordas. Trata-se aí de uma questão de formato mesmo. Em vez de pontos, cordas que se deslocam no espaço-tempo.
Ao se deslocarem, essas cordas deixam um rastro em formato cilíndrico (como um tubo). Ao longo desse movimento, esses tubos interagem entre si. Juntam-se. Dividem-se. E as possibilidades de interação são variadas.
Interpretando cada corda como um objeto de uma dimensão, abre-se a possibilidade para que outros universos surjam. No caso de uma corda que se subdivide, surgem dois universos paralelos. E assim por diante.
Se quiser saber mais sobre a Teoria das Cordas, leia: Teoria das Cordas: 5 dicas simples para começar a entender tudo
