| II. Définition des 4 premières dimensions (4)

4. La quatrième dimension:

Au début du XXe siècle on pensait que la Terre était partout pareil. Pourtant on va se rendre compte qu'il existe une dimension de plus que les trois connues, une de temps.
La quatrième dimension est l'espace-temps : trois dimensions d'espace et une de temps.
Un physicien allemand découvre un jour que la vitesse de la lumière est toujours la même pour n'importe qui regarde (300 000 Km/s). C'est Albert Einstein qui tenta de résoudre cette question grâce a la relativité générale.

Einstein et la relativité générale

Au début du XXe siècle, Newton était le seul qui avait trouvé le vrai sens de la gravitation. Même si elle a était affinée et prouvée, Einstein n'était pas d'accord.

Pour Newton, la gravitation décrit une action à un moment donné entre deux masses qui peuvent être très éloignées (plusieurs milliers de kilomètres) ce qui n'est pas du tout ce que dit Newton dans son énoncé. Einstein propose autre chose : Les corps peuvent se déplacer librement dans l'espace et dans le temps. Dans le cas particulier où le champ gravitationnel est faible et la source est stable et quasiment immobile, La relativité générale de Einstein inclut les théories de Newton. Mais dans le cas général, les deux scientifiques n'ont pas la même conception de l'énoncé. Pour Einstein, l'espace temps, courbé par la matière présente d'où courbure de l'espace-temps est responsable de la gravitation. C'est grâce à cette courbure que la Terre reste sur son orbite et les galaxies restent en mouvement.


Mais, la quatrième dimension n'est pas visible par nous car c'est une dimension de temps. Donc, nous ne pouvons que l'imaginer.
Le phénomène de la courbure de l'espace-temps est le même lorsqu l'on pose un objet très lourd sur un filet bien tendu. Plus le corps est lourd, plus la courbure est importante.

Lorsque nous voyons une ligne droite en 2 dimensions, c'est une courbe en 4 dimensions.
Mais le temps est relatif à la vitesse de l'objet. Donc même si la courbure dépend de la masse de l'objet, s'ils ont la même vitesse l'espace-temps sera courbé de la même façon près des deux corps.
Cela peut paraître bizarre de compter le temps comme une dimension mais un point est défini par 4 données: la largeur, la longueur et la hauteur et il y a l'instant où ce point est perçu.
Ainsi, la lumière a toujours la même vitesse et ce qui se passe dans l'espace est la même chose pour nous sur Terre.



Théorie des cordes

                 

Grâce à la théorie des cordes on peut imaginer l'espace-
temps comme un tube très long et très fin. Lorsque l'on grossit ce tube, on remarque qu'il a une forme cylindrique.
Selon cette théorie, ce qu'on voit comme un point est une petite corde. Le fait qu'il y est des "branes", sortes d'objets en forme de membranes, est la preuve qu'il y aurait plusieurs dimensions. 




Le fait que l'on pense qu'il y a plus de 4 dimensions est très important pour la théorie des cordes et la mécanique quantique. Des recherches ont montré qu'une corde doit vibrer dans dix dimensions spatiales. Ce qui entraîne la possibilité de six dimensions supplémentaires en plus de celle du temps. Mais elles sont trop petites pour être détectées.

Projection en 3D d'un tesseract


Patron d'un tesseract
   

En géométrie, Le tesseract est une figure en 4 dimensions. Il est une représentation du cube à travers le temps.
Un cube à plus de 3 dimensions est aussi appelé hypercube

Quatrième dimension (4D):

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