Evren 4 boyutlu olabilir mi ve ya evrende dört boyutlu şeyler var?

Abi olaya şöyle girelim, ben bir havacılık mühendisiyim. Yani benim asıl işim bir İHA'nın yörüngesini (trajectory), drag (sürükleme) ve thrust (itki) dengesini, havada nasıl tutunacağını hesaplamak. Sicim teorisi veya kuantum kütleçekimi gibi derin teorik fizik konuları asıl uzmanlığım değil, o kısım beni aşıyor. Ama uçuş mekaniği ve hareket dediğimiz şey zaten uzay-zaman denilen kumaşın üzerinde gerçekleştiği için kendi vizörümden sana durumu anlatayım.

Aslında sorunun içinde cevabı vermişsin. Bizim evrenimiz makroskopik ölçekte 3 uzay ve 1 zaman boyutundan oluşan bir bütün. Biz aerodinamik analizler yaparken de, 6 serbestlik dereceli (6-DOF) uçuş denklemlerini çözerken de hep bu uzay-zaman çerçevesini (frame of reference) kullanırız. Cisim uzayda hareket ederken zaman ekseninde de sürekli ileriye doğru bir yörünge çizer. Yani teknik olarak sen, ben, atölyede ürettiğimiz İHA'lar... Hepimiz aslında 4 boyutlu uzay-zamanın (Minkowski uzayı) içinde var olan oluşumlarız. Zamanı da bir boyut olarak sayarsan, evrendeki her şey zaten 4 boyutlu.

Peki neden uzaysal olarak 4 boyutlu (örneğin bir hiperküp veya tesseract) bir cisim göremiyoruz? Çünkü evrenin donanımı buna izin vermiyor. Fizik yasaları, özellikle kütleçekim ve elektromanyetizma, 3 uzaysal boyutta stabil kalacak şekilde çalışıyor. Gezegenlerin Güneş etrafındaki yörüngelerini (orbit) ve elektromanyetik kuvvetleri belirleyen ters kare yasası (inverse-square law) tam da bu 3 boyutlu geometriye dayanır. Fizikçi Paul Ehrenfest'in 1920'lerde kanıtladığı gibi, eğer 4. veya daha fazla uzaysal boyut olsaydı, yörüngeler stabil olamazdı, atomun içindeki elektronlar çekirdeğe çakılırdı. Sistem anında stall olur, fiziksel evren kendi üstüne çökerdi!

Kuantum mekaniği tarafında sicim teorisi (string theory) gibi bazı hipotezler, evrenin aslında 10 veya 11 boyutlu olduğunu, ancak 3 uzay boyutu dışındakilerin Planck uzunluğu seviyesinde kendi üstüne kıvrılıp (compactified) sıkıştığını iddia ediyor. Ama bilim dünyasında bu henüz kanıtlanmış bir durum değil; test edebildiğimiz veriler şu an için yetersiz. O yüzden atölyede üretilmiş veya radarda tespit edilmiş 4 uzaysal boyutlu bir madde görmeyi bekleme, evrendeki bütün hardware bu 3 boyuta göre deploy edilmiş durumda!