Apa Itu Dimensi Ke Empat?

Artikel ini adalah nota tambahan kepada video ajar: “Game Ni Tolong Kita Faham Dimensi Keempat”.

Dimensi

Perkara pertama yang perlu kita faham sebelum kita meneroka dimensi dengan lebih dalam adalah, apa sebenarnya maksud dimensi ni?

Dalam fizik, dimensi fizikal merujuk kepada apa-apa kuantiti fizikal yang boleh kita ukur.

Terdapat beberapa contoh dimensi fizikal, macam masa (dimensi masa diberi simbol T), dan ruang (yang diberi simbol L).

Terdapat juga beberapa kuantiti fizikal yang tak berapa popular, antaranya cas elektrik yang menghasilkan arus elektrik, dan juga kepekatan sinaran (luminous intensity) yang menerangkan kepekatan sesuatu sumber cahaya.

Ada banyak rupanya dimensi fizikal. Sumber: Physics Stack Exchange.

Dalam matematik pula, dimensi boleh ditakrifkan kepada kebolehupayaan sesuatu titik untuk bergerak (degrees of freedom).

Macam yang diterangkan dalam video Ajar, dimensi 0 terjadi apabila kita ada satu titik, dan titik kita tidak mampu bergerak ke mana-mana.

Dimensi 0. Cuma satu titik.

Dimensi pertama terjadi apabila titik kita boleh bergerak dalam satu paksi, ke kanan atau ke kiri. Kebolehupayaan titik kita ini untuk bergerak ni akan mewujudkan elemen “panjang”, antara tempat mula titik kita tadi, dengan tempat di mana titik kita berada sekarang.

Dimensi 1. Satu garisan.

Hal yang sama juga terjadi apabila kita bergerak ke dimensi lebih tinggi. Kalau dalam satu dimensi, titik kita tadi hanya mampu bergerak ke kiri dan ke kanan, dalam dua dimensi, titik kita kemudiannya mampu bergerak ke kiri dan kanan (dimensi pertama) dan tambahan atas dan bawah (dimensi kedua). Pertambahan kebolehupayaan titik kita untuk bergerak melalui dua dimensi ini juga menghasilkan konsep “luas”, yang pada dasarnya merujuk kepada berapa besar luas titik kita boleh bergerak.

Dimensi 2. Satah.

Andaikata titik kita tadi degil, dan dia ingin bergerak melepasi dua dimensi menuju ke dimensi ke tiga, kini, selain mempunyai kebolehan untuk bergerak ke kiri-kanan dan atas-bawah, titik kita juga memperoleh kebolehan untuk bergerak ke dimensi ketiga, dimensi depan-belakang. Kini, titik kita mampu meneroka apa yang kita kenali sebagai ruang 3-Dimensi, dimana menurut deskripsi fizikal, ruang 3-Dimensi ini adalah sama dengan ruang yang kita ada sekarang, ruang yang mempunyai isi padu (volume).

Dimensi 3. Ruang.

Ada Ke Dimensi Ke Empat? Kenapa Susah – susah Bincang?

Kalau diikutkan logik akal, dimensi yang boleh kita rasakan hanyalah sekadar sampai ke dimensi ketiga. Namun begitu, ahli matematik ni agak unik sebenarnya. Ahli matematik, apabila membuat rumus matematik, tak berminat dengan kes-kes khusus macam dimensi pertama dan dimensi kedua. Sebaliknya, apa yang mereka akan buat adalah mereka akan membuat rumus secara umum.

Hal ini adalah berbeza dengan ahli fizik, kerana ahli matematik berpaksikan kepada “idea umum”, manakala ahli fizik lebih terarah kepada kes-kes khusus. Hal ini pernah dipertikaikan oleh Richard Feynman, seorang ahli fizik:

“Ahli matematik ni suka keluarkan teorem secara umum. Katakan kita nak tahu mengenai ruang, maka ahli matematik akan cakap oh ruang ni ada n-dimensi, maka teorinya akan jadi begini dan begini. Masalahnya adalah, aku nak tahu apa yang terjadi dalam ruang tiga-dimensi. Mereka jawab,mudah, kau ganti ajelah n tu dengan nilai 3.”

Richard feynmann
Richard Feynman, seorang ahli fizik teori yang dihormati kerana beliau amat hebat dalam matematik.

Jadi, kalau dunia kita ini terbatas dengan ruang 3-dimensi, apa perlunya kita terus mengkaji ruang sampai 4 dimensi ni?

Pada satu tahap, ahli sains sebenarnya ingat dunia ni memang terdiri daripada ruang 3-dimensi semata-mata. Namun, hasil daripada Teori Kenisbian Khusus Einstein (Special Relativity Theory), Einstein telah Berjaya membuktikan melalui pembuktian matematik, bahawa ruang dan masa sebenarnya merupakan entiti yang sama.

Pembuktian ni meletakkan sains dalam kedudukan yang menarik, kerana, sebelum ni kita ingat ruang dan masa merupakan dimensi yang berbeza.

Cuba bayangkan. Kalau orang Tanya, berapa jarak dari Kuala Lumpur ke Johor Baharu? Ada orang akan jawab 300 km, TETAPI, kebanyakan orang akan jawab jarak Kuala Lumpur ke Johor Baharu adalah dalam lingkungan 3 jam perjalanan.

Hal yang sama juga terpakai dengan masa. Kalau orang Tanya kita, lama lagi ke perjalanan nak ke kampung? Kita pun jawab dalam 3 km lagi.

Perasan?

Anda menjawab persoalan berkenaan jarak, dengan menggunakan masa. Dan anda menjawab persoalan berkenaan dengan masa, menggunakan jarak.

Maka, idea tersebut (secara umumnya) merupakan idea yang diilhamkan oleh Einstein dan kemudiannya dikembangkan oleh guru Einstein, Hermann Minkowski. Dimensi keempat ini kemudian diberi nama ruangan Minkowski, bersempena dengan nama Hermann Minkowski yang memberi gambaran lebih jelas berkenaan ruangmasa a.k.a dimensi keempat ini.

Gambaran lekukan ruangmasa. Ruangmasa pada asalnya merupakan idea Einstein menggabungkan dimensi ruang dan masa, dan kemudian Minkowski memberi deskripsi geometri terhadap hasil kerja Einstein.

Jadi, adakah dimensi ruangmasa ini dimensi yang sama seperti dimensi ke empat sepertimana dalam video Ajar?

Tidak.

Hal ini kerana, dimensi di dalam video Ajar tersebut merujuk kepada dimensi ruang (spatial dimension), manakala dimensi yang Einstein dan gurunya Minkowski bina adalah dimensi ruangmasa, terdiri dari gabungan dimensi ruang dan dimensi masa.

Dalam video Ajar, apabila terdapat beberapa situasi di mana objek “tiba-tiba hilang” yang sebenarnya objek tersebut berada di dimensi yang lain, dan tidak mampu dicerap oleh pancaindera kita di dimensi ini.

Animated GIF
Objek yang ‘hilang’ adalah kerana ia masuk ke dimensi ke empat.

Jadi, kenapa dimensi lebih dari 3 ni penting dalam sains?

Dimensi lebih dari 3 ni, walaupun nampak macam tak logik, tapi memainkan peranan besar dalam sains. Sebagai contoh, dalam alam ini terdapat Daya Elektromagnet, Daya Nuklear Lemah, Daya Nuklear Kuat serta Daya Graviti. Salah satu harapan dalam sains adalah penggabungan kesemua daya ini dalam satu formula matematik, dan untuk mencapai perkara tersebut, Teori Tetangsi (String Theory), salah satu teori terbaik yang kita ada, memerlukan sebanyak 10 dimensi untuk membolehkan penggabungan daya-daya dalam alam ini dilakukan.

Dan perlu diingatkan, dimensi yang kita perkatakan dari tadi semakin berkembang apabila nilai dimensinya bertambah. Siapa kata dimensi perlu sentiasa bertambah? Apakah mungkin, ada dimensi ini yang sebenarnya berkurang, atau mungkin berpintal?

String Theory GIF - String Theory Dimensions GIFs
Dalam kes Teori Tetangsi, berlawanan dengan dimensi yang semakin berkembang, dimensi dalam Teori Tetangsi digambarkan semakin ke dalam dan berpintal.

Oleh: Muhammad Eilham

Total
46
Shares
Leave a Reply

Your email address will not be published.

Related Posts