با سِیر و سفر در قسمت‌های دیگر جهان، سر و کار داشتن با سه بُعد فیزیکی و یک بُعد اضافی زمان برایمان نمود پیدا می کند، اما دو تیم از دانشمندان نشان دادند که بُعد فضایی چهارم می تواند در ورایِ محدودیت‌های بالا و پایین، چپ و راست و عقب و جلو وجود داشته باشد. شاید انتظار دارید که این موضوع، قوانین فیزیک را به چالش می کشد، اما آزمایش‌های انجام شده تا حدی نظری و بسیار پیچیده‌اند و مکانیک کوانتومی را هم در بر می گیرند.
به گزارش انجمن خرد آورده شده از بیگ بنگ، محققانی از اروپا و آمریکا با کنار هم قرار دادن دو وضعیت دوبعدی توانستند بعد فضایی چهارم را که به «اثر کوانتومی هال» معروف است، بدست آورند. این اثر یکی از روش‌های خاص محدودسازی و اندازه‌گیری الکترون‌هاست. «مایکل رچمن» محقق آمریکایی دانشگاه ایالتی آمریکا گفت: «به لحاظ فیزیکی، ما فاقد سیستم فضایی چهار بُعدی هستیم، اما امکان دستیابی به فیزیک کوانتومی هال با استفاده از سیستمی با ابعاد پایین‌تر وجود دارد زیرا سیستمی با ابعاد بالاتر در پیچیدگی ساختار کدگذاری شده است. شاید ویژگی‌های فیزیکی جدیدی در ابعاد بالاتر نمایان شود و ما بتوانیم دستگاه‌هایی طراحی کنیم که از این ابعاد بهره ببرند.»
به عبارت دیگر، همانطور که یک جسم سه بعدی سایه‌ای دو بعدی ایجاد می کند، دانشمندان نیز توانسته‌اند سایه‌ای سه بُعدی مشاهده کنند که یک جسم چهار بُعدی آن را ایجاد کرده است؛ حتی اگر خود جسم چهار بُعدی برای ما قابل مشاهده نباشد. این عامل می تواند به یافته‌های جدیدی در مباحث بنیادی علم منجر گردد. به پاس چند محاسبه پیشرفته که موفق به کسب جایزه نوبل فیزیک در سال ۲۰۱۶ شد، ما می دانیم که “اثر کوانتومی هال” به وجود بُعد فضایی چهارم اشاره می کند. این آزمایشات جدید به ما تصویری از اثراتی می دهند که این بُعد چهارم می تواند وجود داشته باشد.
در آزمایش‌های تیم اروپایی، اتم‌ها تا دمای صفر مطلق سرد شدند و از طریق لیرز در شبکه‌ای دو بُعدی قرار گرفتند. این تیم با افزودن لیزرهای بیشتر توانست یک پمپ بار کوانتومی را برای برانگیختن اتم‌های محبوس اجرا کند و آنها را به حرکت و تکاپو در بیاورد. تغییرات اندک در حرکت اتم‌ها که محققان مشاهده‌اش کردند، با اثر کوانتومی هال چهار بُعدی مطابقت داشتند. به این ترتیب، این احتمال قوت می گیرد که امکان ارزیابی بُعد فضایی چهارم نیز تاحدی وجود دارد. در آزمایش محققان آمریکایی نیز از لیزر استفاده شد، اما این بار برای کنترل نور در هنگام جریان آن در قطعه‌ای شیشه. با دستکاری نور به منظور شبیه‌سازی اثر یک میدان الکتریکی بر ذرات باردار، دوباره پیامدهای یک اثر کوانتومی هال چهار بُعدی مشاهده شد.
البته، ما نمی توانیم بطور فیزیکی بر این دنیای چهار بُعدی دسترسی داشته باشیم، اما دانشمندان فکر می کنند مکانیک کوانتومی می تواند تصویری از این بُعد به ما بدهد. پس درک محدود ما از جهان می تواند بهبود یابد. یکی دیگر راه‌های تامل پیرامون آن، این است که خود را شخصیت‌های یک بازی ویدئویی از یک پلتفرم دو بُعدی تصور کنیم و ناگهان در یک بازی سه بُعدی حرکت کنیم. نوع یکسانی از انحراف در این مطالعه نشان داده شده است که بر جهان چهار بُعدی بزرگتری در بیرون دلالت دارد. ما هنوز نمی توانیم سفری به بُعد فضایی چهارم انجام دهیم، اما شواهد بسیاری در اختیار داریم که وجود آن را اثبات می کند.
محققان حالا می خواهند با تکیه بر این مطالعات، نگاهی ژرف‌تر به این مسئله انداخته و ویژگی‌های فیزیکی پیشرفته‌تری را هم مورد بررسی قرار بدهند. «مایکل لوز» یکی از محققان اروپایی در دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیان آلمان گفت: «به نظر من، این دو آزمایش به خوبی یکدیگر را تکمیل می کنند.» یافته‌های حاصل از دو آزمایش در مجله Nature منتشر شده است.