Kaluza-Klein-teori

I en vanlig variant av teorien oppfattes den femte, romlige dimensjonen som en ansamling av sylindre med forsvinnende liten tverrsnittradius, av størrelsesorden 10^–30 meter. Disse sylindrene oppfattes som rette med akser vinkelrett på det ordinære rommet. Følgelig er det vi oppfatter som et punkt i rommet, i denne teorien en bitte liten sirkel med radius omtrent 10^–30 meter. Når en nøytral partikkel går rundt en slik sirkel, oppfatter vi dette, fra vårt firedimensjonale tidrom-perspektiv, som en elektrisk ladning.

Kaluza og Klein viste at hvis en projiserer Albert Einsteins feltlikninger (se relativitetsteori) for tid, rom og gravitasjon for det femdimensonale tidrommet, inn i vårt firedimensjonale tidrom, får en to sett av likninger. Det ene er Einsteins feltlikninger for det firedimensjonale tidrommet og dets gravitasjon. Det andre settet er Maxwells likninger for de elektromagnetiske feltenes dynamikk.

Når kvanteteorien anvendes på en partikkel som beveger seg langs en sirkel som representere den femte romlige sylinderdimensjonens skjæring med vårt rom, kreves at det må gå et helt antall materiebølger rundt sirkelen. Sagt med andre ord: partikkelens bevegelsesmengde er kvantisert. Slik tar det seg ut for en observatør i det femdimensjonale rommet. Men sett fra vårt firedimensjonale tidrom-perspektiv tolkes dette som at ladning er kvantisert. Følgelig behøver vi ikke postulere at ladning er kvantisert i Kaluza-Klein teori. Det følger fra bevegelsesmengdens kvantisering.

Den opprinnelige Kaluza-Klein-teorien er en klassisk teori der kvantemekanikken neglisjeres. Teoriens mest dyptgripende forutsigelse er at det skal eksistere en femte, romlig dimensjon, men denne er ikke direkte observerbar.

I moderne fysikk betraktes det som fremskritt å kunne beskrive et stort erfaringsområde innenfor rammen av én kraftfull teori. Det oppfattes som sterkere å kunne beskrive både gravitasjon og elektromagnetisme innenfor én teori enn ved hjelp av to teorier.

I kombinasjon med kvantefysikken forutsier teorien kvantisering av ladning og at man må ha et mikroskop med oppløsning på 10^-30 meter for å få øye på den femte dimensjonen. Det er langt utenfor rekkevidden av hva vi er i stand til.

Teorien har i dag også status som utgangspunkt for større forente teorier som inkluderer den svake kjernekraften og fargekraften mellom kvarker. Det mest ambisiøse prosjektet i denne sammenhengen er konstruksjonen av superstrengteori. Den er basert på idéen om at det eksisterer flere romlige dimensjoner enn de tre vi kjenner til fra dagliglivet.

• strengteori
• forent teori
• elektromagnetisme
• relativitetsteorien