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宇宙中是否真正存在高维空间?

2020-09-28 00:02阅读(68)

宇宙中是否真正存在高维空间?高维空间是一种物理学理论。据90年代提出的M理论(超弦理论的一种),宇宙是十一维的,由震动的平面构成的。在爱因斯坦那里,宇宙

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弦理论或者M理论认为宇宙是高维度的,比如说十维度甚至更高的维度,但不管是弦理论还是M理论更多的也只是猜想推测罢了,无法得到证实!

我们所在的宇宙是四维时空结构,三维空间+时间。有很多人认为既然我们身处三维空间,那么我们就应该能轻而易举地掌控二维空间里的一切,但事实情况是我们连二维空间是否真的存在都不知道!

很多人认为二维就是平面,但现实中二维真的存在吗?没有人能给出让人信服的答案。而二维,三维自己多维的概念更多的也只是存在数学概念里,而数学与物理和现实并不完全等同,数学只是我们认知世界的工具而已!

四维空间被认为是有一个维度同时垂直于三维空间里的长宽高三和维度,但这样的维度在哪里呢?我们只能假设它的存在,甚至我们连想象都想象不到这样的维度!

就好像假设真的存在二维世界,那里的生命无论如何也想象不到我们三维世界里的具体存在方式,他们甚至会认为自己所在的世界就是“三维世界”!

所以,宇宙中存在高维空间吗?科学角度分析,不存在,因为这样的观点是“不可证伪的”,而科学的一大特性就是可证伪的!当然很多人宁愿相信存在高维度空间,因为我们需要奇迹,渴望奇迹!

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诚谢邀请。 高维空间是恳定存在的。仅管目前我们还没有能力证明它的存在,但随着高科技手段不断向前发展,己经揭示出许多以前我们没有认识到的新生事物。

我们生活在一个真实的大千世界里。然而,在我们认为真实的背后,完全是一大堆假象。揭示破解假象,认识真正事物本身。就突破了我们这层空间,进入高维空间。
什么是维度和空间呢?首先要从意识形态上说起。一只小狗在玩耍皮球,皮球不慎滚落到树洞里不见了,这在小狗的意识当中皮球消失了。然而在人意象当中,皮球仍在树洞里,并想象出皮球在树洞里的位置。这就是人,可以突破维度的先决条件。
在宇宙中,也道处存在着假象。比如我们常常提到的虫洞现象,就是一个鲜明的例子。我们人类在观测宇宙某一天体的时候,常说这个天体的距离,离我们多少多少万光年。其实天体离我们的真实距离未必这么远,甚至说非常非常近,与地球擦肩而过我们都不知道。这是为什么呢?

根据广义相对论理解,我们观察认何物体都是通过光的渠道来完成。光线在空间传输过程当中,遇到强大天体引力的时侯,光线会在引力的作用下弯曲。光线引领着我们绕路。假如飞船能够摆脱外来天体引力,走直线的话,那就是进入了虫洞效应。会大大地减少旅行路程。
就如同蚂蚁钻进虫洞,从一头走到另一头,要比绕苹果走一周近得多,摆脱孤线走直线。这就是说,高维度空间其实离我们很近,可以说每天和我们如影随形。就因为我们没有突破某种效应的手段,才对身边未知事物默然不知。
我们占在宇宙角度看地球,地球只不过是星空当中的一粒砂子。就在这一粒砂子表面,包含着我们这个大千世界。大千世界当中的一粒砂子,是否还包含着另一个大千世界。宇宙本来就其大无外,其小无内。微宏观无穷尽。可以说高维空间无处不在。来源于四面八方。
只要我们找准座标,并突破设立一个个座标,人生未解之迷将逐步被解开。本人文化水平一般,所述观点未必准确。有不足之处,希望朋友指出,并留下您的观点。谢了。

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答:目前以有相关理论,在数学上支持高维空间的说法;但是在实际当中,还无法验证高维空间的存在。


我们一般说的空间是指三维空间,包含了上下、左右和前后三个维度;至于更高的维度,人类是无法感知到的,甚至有没有高纬度存在,目前都无法下定论。



在经典力学、量子力学和相对论力学体系中,都没有对空间的维度做限制;也就是说,把这些理论应用在更高的维度中时,理论也是成立的。


而在上世纪末,发展起来的一个非常前沿的理论——超弦理论,就认为我们宇宙由“十维的空间+一维的时间”组成,但是空间的七个维度被蜷曲在普朗克尺度,只有三个维度的空间在宇宙大爆炸时展开了。



关于超弦理论“十一维时空”的说法,是超弦理论的直接推论,超弦理论要求我们宇宙具有十一个维度,否则超弦理论将无法自洽,这是超弦理论与传统理论最大的不同之处。


以目前的技术条件,还无法对超弦理论进行验证;但是关于高维空间的猜想,还是有一些物理现象对此有暗示,比如:

(1)现代天文学认为,我们宇宙是有限无边的,假如这个模型成立,或许就暗示着我们宇宙还存在更高的维度;因为更高维度对我们的三维空间的投影,得到的三维空间就是有限无边的;

(2)科学家已经证实,量子力学是非定域性的,或许量子力学的这一性质,暗示着我们宇宙存在更高的维度,量子力学的定域性或许能在高纬度下得到全新的解释;

(3)数学中已经证明的卡拉比猜想,由我国著名数学家丘成桐完成证明;从而证实了六个维度的卡拉比-丘成桐空间在数学上是存在的,或许也暗示着我们宇宙存在这样高度蜷曲的空间。



当然,以上三点针对高维空间的存在性,只是给出了一些暗示,并没有真正证明其存在性。


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以目前的理论和实验结果来看,只能够推测宇宙可能是高维的,但是不能完全证实。

多维宇宙的思想来源于弦理论,弦理论是为了解决四大基本作用力的统一而被提出的一种大统一理论,当然,弦理论还有望能够实现解决相对论和量子理论的兼容性问题。可以说,弦理论是最有望成为万物理论的一种理论。但是,弦理论的成立,必须有一个必要条件:即宇宙是高维的,至少得有10维存在。之后,在弦理论的基础上科学家又提出来膜理论,膜理论把宇宙的纬度进一步的精确化,即认为宇宙是11维的。出来我们生活的四维时空外,其余7维被高度蜷曲,以至于人们无法观察到它们的存在。



弦理论虽然可以很好的解释现在物理学的某些基本现象,但是却没有做出一些可以证实的预言,即便它预言存在超粒子,遗憾的是到目前都没有被证实这些预言。如果未来有一天,人们科技水平足够发展了,或许可以验证一下弦理论的真假。

既然弦理论还是一种推测性理论,那么尤其推测的多维空间问题,则仍是一个猜想。不过,现在你既不能证明弦理论是错误的,也不能证明弦理论是真确的,那么,多维空间的存在与否,怎么说都可以。



所以,霍金大大是支持多维空间的,他甚至提出,四大基本力中的引力是唯一可以渗透到高维空间的力,而我们现在所提出的占宇宙物质90%以上的暗物质,可能就是高维空间中存在的物质对我们空间物质产生的一种引力效应而已:科学家发现,以宇宙现有的物质产生的引力,其不足以维持宇宙的结构和星系的完整性,必须有一种可以产生额外引力的物质存在以维持平衡,这种物质就是暗物质。而我们的霍金大大,则更是脑洞大开的把它们归为“高维空间的物质”。



所以说,高维空间的存在与否,还需要验证。

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宇宙中是否真正存在高维空间?


我们认为我们是处于三维空间(即长宽高)中,这也符合人们的感官体验。闵可夫斯基和爱因斯坦把时间看成一维特殊的空间,认为宇宙是一个四维时空。而题目中所说高维空间应该就是指大于四维的空间。实际上宇宙空间复杂地很,维度只不过是人们为了研究事物而抽象出来的概念,而并非真实存在的东西。所谓的高维也是人们对复杂空间的一种抽象预期,不管是一维、二维、三维还是高维都是用于描世物质世界的概念而非物质空间本身,可现在人们却用我们意识里的一个概念来代替客观宇宙时空,主宰宇宙变化规律,希望看到“高维”空间或进入“高维”空间旅行,岂不本未倒置?所谓的几维空间是个不太精确的说法,空间只有平直和弯曲之分、简单和复杂之分、绝对和相对之分、普遍和特殊之分,而没有几维之分。宇宙只有“三维空间”或“四维时空”(为了讲明这个问题,我们在这里还是借用维度概念。),并没有一维空间和二维空间,也没有四维以上的空间。当然也就不会存在一维生物、二维生物和高维生物,这些维只能存在于抽象的数学中,而不会存在于物质世界。

人们常常把蚂蚁说成是二维生物,而把虫子说成是三维生物,原因就是蚂蚁只会沿着苹果外表面爬行到目的地,而虫子却能从苹果内部打洞到目的地(“虫洞”概念的由来)。人们还说驴子也是二维生物,因为驴子理解不了一个滚动的高尔夫球突然不见了是因为掉进球洞了。

实际上不管是蚂蚁、虫子和驴子它们都是三维生物,把驴子从嘴到屁股锯开得到的驴子的剖面图就是一头二维驴子,

图中可以看到从驴嘴、食道、肠子到肛门的通路把驴子一分为二,这头驴活不了,因此这样的二维驴子是不存在的。即使我们不用切割驴子这样残忍的方法得到二维驴子,我们用投影这样文明的方法得到生活在曲面上的“扁片生物”,也实在不那么象样。

梅比乌斯圈和莱因瓶号称只有一个二维面,但实际上却占据了三维空间,它们只不过是空间几何拓扑。

总之,点(零维)、线(一维)、面(二维)只存在于数学概念中和纸张中(实际上纸张也有厚度),它们不是物质,也不会成为物质。任何被称为宇宙物质的东西都只能是三维的。所谓“高维”的东西只是体现了空间的复杂性和相对性,骨子里仍然是三维的。按照爱因斯坦的相对论,时间和空间都具有相对意义而没有绝对意义,相对于运动速度不同的参考系,时空是不同的,宇宙因为有限和大质量物体导致时空是弯曲的,局部上也是不均匀的。时空是这样的复杂的,以至于让人总是怀疑空间存在“多维”,实际上宇宙间并不存在什么高维空间,有的只是复杂的空间。

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首先要明白几维空间这一概念,以人类目前科技来讲,一维没什么好说的,单纯的一点 。

二维类似于书中的插画这种存在,有长度宽度,但没有高度,是以线展开的,三维就是我们人类现在世界,长宽高,也可以叫长厚胖 (⊙o⊙)三个因素,只要再添一因素便能成为四维世界,大多数人都认同的因素为时间这一因素,或者说我们现在处于一个伪四维空间中,因为时间在我们现在的世界是的确存在的,但我们并不能掌握它,比如回到过去,穿越未来等等。

举个例子,你们便能清楚的明白几维空间这一理论,比如在二维空间里,有面无限长度的墙挡住了你前进的方向,可是你没有办法越过它,因为面对这面墙在二维世界里你只能绕过它,无法跨过,因为不存在高度,相当于你跟本无法越过这墙,但是在三维空间里就很容易了,直接跨过去就好了,四维空间里则更容易,因为四维空间里有时间这一因素,所以我们可以穿越到这面墙产生之前,直接过去,便可以了。

从这个例子我们可以发现每相差一维,那便是无法超越的鸿沟,宇宙为几维?我们现在并不知,但是从形态上来讲,目前只有长宽高这三个因素,时间为四维,意识为五维,目前人类所能想象且有依据的最高维度为五维,类似于玄幻世界,可以修炼元神,灵魂出窍那种,但有科学家认为最高维度空间为七维,当然,这谁知道呢,或许到那个时候,生命都不是以肉体形式存在了。

所以这观点很明显,高维空间必然存在,就像我们人类世界之于二维画中世界,突然细思极恐,或许二维世界也有生命存在???????


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这个问题现在谁也答不上来,因为没有任何证据显示宇宙确实存在高维空间,如果有人说他能回答,那也是臆测。

最初提出高维空间的猜想是由于在广义相对论的引力场方程里,度规张量可以任意设置空间维度,所以就有个闲得无聊的数学家卡鲁扎在度规张量里增加一个维度,形成一个五维时空,此时引力场方程就会在原有基础上多出一组方程组,多出的方程组完全等价于麦克斯韦方程组,所以他成功在五维时空下统一了广义相对论和麦克斯韦电磁理论。后来克莱因用维度蜷曲解释了第五维的存在形式,所以后来把这个理论称为卡鲁扎-克莱因理论。

后来从弦理论开始,升维行动更是一发不可收拾,一度把时空维度增加到26维。。。。随着超对称性理论的加入,时空维度回落到10维,然后M理论又升到11维,现在基本上稳定下来了。

但这些额外增加的维度有根据吗?当然是有的,因为他们是通过计算得到的。。。。那我们能发现这些维度吗?不好意思,不能。。。。不能这个结果也是计算得到的_(:D)∠)_。。。。这些多出的维度蜷缩在普朗克长度下的卡拉比丘空间内,目前理论上没有任何方式探测它们,验证弦理论所需的能量超过人类能制造的所有能量。。。。这是计算得到的。。。。

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M理论包含了所有的关于维度的理论,五种流行的超弦理论的结合,提出宇宙是11维的,其他维度蜷缩在很小的尺度之内。

M理论最初是想把自然界的四大基本力全部都综合起来,用一种规律来说明电磁力、强、弱相互作用力与引力,如果真的完成了,那么就是万物终极理论了。

如今广义相对论与量子理论不相容,如果能够在新的模型之内将它们俩融合起来,物理学就将跨越一大步,也就摸到了高维的端倪。

宇宙中是否存在真正的高维空间?

说不准,但一些物理学家相信存在高维度空间。在平时看到的小说《三体》中、科幻电影《星际穿越》中都有高维空间的影子。

对于宇宙,人类了解的还只是表象、冰山一角,还可能有更多的未知在等待着人们。

目前的M理论被束之高阁,因为没有办法去验证它。人们对于引力的了解还很浅,虽知道了万物皆有引力,物质弯曲空间产生引力,但对于引力究竟是怎样传递的,量子力学中有不同的解释。

我个人倾向于相信宇宙中存在高维空间,你们呢?

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宇宙中是否真正存在高维空间?

超弦理论并不是认为宇宙中存在高维空间,而是认为宇宙本身就是包含了高维空间,只不过更高维度都蜷曲在微观世界中,我们无法窥探其中而已!

弦理论认为物质并非是各种粒子组成的,而是一根根很小的弦,而基本粒子则是由弦的不同振动和运动所产生!而从上世纪九十年代发展起来的超弦理论一个分支\"M理论\"更是认为宇宙是十一维的,由震动的平面构成,而我们看到的宇宙就是爱因斯坦相对论框架内的宇宙观,现代物理学认为还有剩下的七个维度是我们无法察觉到的!

而《三体》中的质子低维展开也是以此为理论基础的,一个质子所包含的空间甚至比地球都还要大,但蜷曲起来它的大小就只有1.7×10^(?15) M,假如我们能窥探到更高的维度空间并且将其利用的话,也许我们未来的所电子设备都可以微型化,甚至看不到.......

当然以我们现在的技术,我们是无法验证到底有几个维度的,甚至四维都不可以,我们在维度的认识上是非常浅薄的,基本上可以这样说,从牛顿的经典物理宇宙观到爱因斯坦的相对论宇宙观这是一个极其伟大的进步,但从爱因斯坦之后,尽管有各种理论来解释我们的时空,但从来没有一个理论可以被验证和普遍被科学界接受,可能它需要时间,也有可能更需要大神的进一步推动!

就如上图,STOP的位置就是我们止步不前的位置,再往下我们就没有技术去验证了,也许认识广袤宇宙的另一个角度就是从微观世界,或许您认为这似乎与遥远宇宙的似乎反其道而行,但如果不理解维度的构成我们就无法透彻理解真正的宇宙,即使我们透彻了解三维的宇宙又如何?

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我常想,我们就像生活在池塘里自鸣得意的鱼,我们一生都在自己的池子里生活,以为宇宙只包含熟悉可见的东西。我们自以为是的拒绝超出我们想象之外的或者检验不到的东西存在。本文以类比方式提出高维空间可能存在,然后借鉴科学文献探讨其可能性以及对未来的一点展望。

关键词:超维空间理论 卡鲁扎-克莱因理论 平面国M理论 高维统一

㈠ 论文缘由

从小我们就被告知:两点之间,直线最短。但爱因斯坦的相对论告诉我们,两点之间,最短的是测地线。就如对苹果表面上的虫子来说,两点之间最短的是沿苹果面的曲线。这是。所处纬度不同所造成的不同结果。对“平面国”的人来说,直线肯定是最短的,上升到三维的空间,最短的就变成了测地线。对于生活在池塘中的鱼儿来说,整个池塘就是他们眼中整个世界,如果我们把其中一条鱼从水中拿出(为方便表述记为A),对其他鱼儿来说,A莫名其妙的就消失了,无从寻找。把A再放回池塘,他可能像其他鱼儿描述:“突然之间,我就被拉出我们的宇宙,进入了一个神奇的世界,最奇怪的是,那个抓我的怪物一点也不像鱼.更为甚者无论如何也看不到它的鳍,但是没有鳍它还能够运动。我感觉到熟悉的自然规律不再适合于这个神奇的世界。随后,我发现自己突然又被扔回到了咋们的世界。”当然,对大多数鱼而言,这纯粹是胡说八道,没有一点科学依据。

我常想,我们就想生活在池塘里自鸣得意的鱼,我们一生都在自己的池子里生活,以为宇宙只包含熟悉可见的东西。我们自以为是的拒绝超出我们想象之外的或者检验不到的东西存在。此后我一直对之类的东西感兴趣,像百慕大三角神秘失踪的船,二战期间莫名消失又出现在另一个区域的飞机,UFO的存在,是不是都涉及到更高维度空间的存在,而这是我们目前所不能证明的。

㈡ 假说论证

目前的理论学说多数采用“假设正确式”。即假设该学说是正确的,会有什么样的结果与之适应,又能解释什么样的神奇现象。超空间理论已经不可逆转的改变了现代物理学的科学面貌,科学文献中产生了数量大的惊人地研究论文。弗罗因德是早期超维空间理论工作者之一,他强调,自然规律在高维空间表述是会变的更为简单和优美。高维空间是自然规律的天然栖息地。光和引力的定律在高维时空找到了一种天然表述。统一自然规律的关键步骤是增加时空的维数,从而能合理的安排越来越多的力。在更高维中,我们有足够的空间来统一所有已知的物理力。卡鲁扎在给爱因斯坦的信中提到宇宙的空间结构可能不只有我们寻常感觉到的三维。1926年,瑞典数学家克莱因把理论更具体化:我们宇宙的结构既有延展的维,也有卷缩的维。并且,卷缩的维可能小到普朗克长度,是实验远远不能达到的。这就是卡鲁扎-克莱因理论。

光是粒子还是波的争论持续了很久时间,目前大家所认同的是,光具有波粒二象性。而德布罗意的论文告诉我们,物质都具有波粒二象性,只是在不同的情形下观测到不同的性质。就像一个大很大的足球,(假设它每一个方块都不同)我们每个人只能见到一部分的“事实”,有人说这个东西是白的,另一个人则说他是黑的,因为所见到的的确是这样,这时只能由站在高空能俯视足球的人来评判,两人都是对的,因为纬度不同而结果有偏差。1884年,伦敦公学校长、牧师艾伯特(Edwin Abbot)写了一部小说《平面国-正方形在多维中的传奇故事》。小说的主人公是正方形先生,一个生活在二维国等级社会中的守旧绅士,二维国的每一个人都是几何体。女人是社会阶层中最低等的,她们只是线条,贵族们是多边形,主教们是圆圈。讨论第三维是不被允许的,凡是提到第三维的人都被判以严厉的惩罚。正方向先生是一个自满而又自以为公正的人。有一天,一位球面勋爵拜访了他,从此以后,他的生活就发生了翻天覆地的变化。球面勋爵是一个三维的球,可是对正方形先生来说,他却是一个能魔术般改变大小的圆圈。球面勋爵耐心的向正方形先生解释他来自另一个被称作空间国的地方,然而这是荒诞不羁的。无奈,勋爵只好把正方形先生剥离平面国,扔到空间国。对他而言,人看起来就像是一个非常丑陋而恐怖的物体。首先,他可能看到两个皮圈在他面前盘旋(我们的鞋),当他飘上去时,这两个圈改变了颜色并且转变了布料。然后这两个圈合并成了一个圈(我们的腰),接着又分裂成了三个布圈而求又一次改变了颜色(我们的衬衫和胳膊)。当他继续往上飘时,这三个布圈合并为一个较小的肉圈(我们的颈和头),最后,这个肉全变成了一片毛发,接着一切都消失了。对正方形先生而言,这些神秘的“人”是可怕有费解的复杂物的结合体,这些复杂物有一些皮革、布料、肉和毛发组成的不断变化的圈圈。类似的,如果我们被剥离我们的三维世界进入更高维中,我们会发现我们的常识变得没用了。当我们飘浮通过第四维时,一团团黑乎乎的东西出现在我们的眼前。他们不断的改变这颜色,形状和大小,不服从我们三维世界中的所有逻辑规则。他们消失的无影无踪,被别的盘旋着的团块所代替。

所以,我有理由相信,存在更高的维度,能够全面的解释物质的波粒二象。

超时空理论在搁置了许久以后,以弦理论的全新面貌出现在视界。

弦理论(stringtheory),即弦论,是理论物理学上的一门学说。弦论的一个基本观点就是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的粒子。这些看起来像粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦),闭弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。尽管弦论中的弦尺度非常小,但操控它们性质的基本原理预言,存在着几种尺度较大的薄膜状物体,后者被简称为\"膜\".直观的说,我们所处的宇宙空间也许就是九维空间中的三维膜。弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。弦理论的雏形是在1968年由Gabriele Veneziano发现。他原本是要找能描述原子核内的强作用力的数学公式,然后在一本老旧的数学书里找到了有200年之久的欧拉公式(Euler's Function),这公式能够成功的描述他所要求解的强作用力。然而进一步将这公式理解为一小段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性的“线段”却是在不久后由 LeonardSusskind(李奥纳特·苏士侃)所发现,这在日后则发展出“弦理论”。

从1984年起,人们认定10维时空是最佳选择,10维时空的弦论替代了11维时空的超引力理论。曾流行过五种弦论,其不同在于未破缺的超对称性荷的数目,以及所带有的规范群。在10维时空中,最小的旋量具有16个实分量,有三种弦论的守恒超荷恰巧对应于这种情况,它们是类型Ⅰ、杂优弦HE和HO。其余两种弦论含有2个旋量超荷,称为类型Ⅱ弦。其中,类型ⅡA的旋量具有相对的手征性,类型ⅡB的旋量具有相同的手征性。HE和HO二种杂优弦,分别带有E8×E8规范群和SO(32)规范群。类型Ⅰ弦也具有SO(32)规范群,它是开弦,而其余的4种弦是闭弦。重要的是,它们都是反常自由的,即弦论提供了一种与量子力学相容的引力理论。在这些理论中,HE弦至少在原则上能解释所有已知粒子和力的性质,当然也包括手征性在内。

  然而,弦论绝非美轮美奂,至少可从四方面对它诘难。首先,人们本将弦论当作物理统一理论来追寻,它的五种不同理论却又给出了五种不同的宇宙,若人类生活在其中的一种宇宙之中,那么其余四种理论描述的宇宙,又是何等样的生物居住其中呢?其次,若将粒子看作弦,那为什么不将它们看作膜,抑或看作p维客体——胚(brane)呢?再者,关于弦论的实验验证,传统的粒子加速器方法,显然受到技术和经费两方面限制,然而新的方法又在何处?最后,超对称性容许时空的最大维数是11维,为什么弦论只到10维就戛然而止了呢?余下的那一维是逃逸了,还是隐藏起来了呢?

历史真会开玩笑,在人们让11维“见鬼”十年之后,1994年开始了弦论的第二次革命。此后,五种不同的弦论在本质上被证明是等价的,它们可以从11维时空的M理论导出。经历了十年艰苦卓绝的辛劳,人们居然又回到了原来的时空维数,否定之否定实在是条奥妙的哲理。

M理论是为“物理的终极理论”而提议的理论,希望能藉由单一个理论来解释所有物质与能源的本质与交互关系。其结合了所有超弦理论(共五种)和十一维的超引力理论威滕说:“M在这里可以代表魔术(magic)、神秘(mystery)或膜(membrane),依你所好而定。”施瓦茨则提醒大家注意,M还代表矩阵(matrix)。

在围棋游戏中,只有围与不围这样很少的几条规则,加上黑白两色棋子,却可以弈出千变万化的对局。与此相似,现代科学认为,自然界由很少的几条规则支配,而存在着无限多种这些支配规律容许的状态和结构。任何尚未发现的力,必将是极微弱的,或其效应将受到强烈的限制。这些效应,要么被限制在极短的距离内,要么只对极其特殊的客体起作用。

科学家非常自信地认为,他们发现了所有的力,并没有什么遗漏。但是,在描述这些力的规律时,他们却缺乏同样的自信。20世纪科学的两大支柱——量子力学和广义相对论——居然是不相容的。广义相对论在微观尺度上违背了量子力学的规则;而黑洞则在另一极端尺度上向量子力学自身的基础挑战。面对这一困境,与其说物理学不再辉煌,还不如说这预示着一场新的革命。

萨拉姆(A.Salam)和温伯格(S.Weinberg)的弱电统一理论,把分别描述电磁力和弱力的两条规律,简化为一条规律。而M理论的最终目标,是要用一条规律来描述已知的所有力(电磁力、弱力、强力、引力)。当前,有利于M理论的证据与日俱增,已取得令人振奋的进展。M理论成功的标志,在于让量子力学与广义相对论在新的理论框架中相容起来。

同弦论一样,M理论的关键概念是超对称性。所谓超对称性,是指玻色子和费米子之间的对称性。玻色子是以印度加尔各答大学物理学家玻色(S.N.Bose)的名字命名的;费米子是以建议实施曼哈顿工程的物理学家费米(E.Fermi)的名字命名的。玻色子具有整数自旋,而费米子具有半整数自旋。相对论性量子理论预言,粒子自旋与其统计性质之间存在某种联系,这一预言已在自然界中得到令人惊叹的证实。

在超对称物理中,所有粒子都有自己的超对称伙伴。它们有与原来粒子完全相同的量子数(色、电荷、重子数、轻子数等)。玻色子的超伙伴必定是费米子;费米子的超伙伴必定是玻色子。尽管尚未找到超对称伙伴存在的确切证据,但理论家仍坚信它的存在。他们认为,由于超对称是自发破缺的,超伙伴粒子的质量必定比原来粒子的大很多,所以才无法在现有的加速器中探测到它的存在。

局部超对称性,还提供将引力也纳入物理统一理论的新途径。爱因斯坦广义相对论,是根据广义时空坐标变换下的某些要求导出来的。在超对称时空坐标变换下,局部超对称性则预言存在“超引力”。在超引力理论中,引力相互作用由一种自旋为2的玻色子(引力子)来传递;而引力子的超伙伴,是自旋为3/2的费米子(引力微子),它传递一种短程的相互作用。

㈢ 未来展望

“超空间发动机”称,如果能由“超空间发动机”创造一个足够强大的磁场或重力场,那么身处其间的物体(如太空船)就将“进入”另一个完全不同的“多维空间”。而在“多维空间”中,光速将比目前的快许多倍,从而太空船也将以“难以置信的高速”飞行。当飞行结束、关掉“超空间发动机”所创造的磁场后,太空船就会回到原三维空间。发动机通过强大的磁场扭曲空间形成一个能量漩涡里面是一个多维空间,物体进行“空间跳跃”。  然后在关闭发动机能量漩涡就会消失,物体就会回到原空间,就实现了超时空 。

超弦理论告诉我们宇宙在大爆炸之后分为四维世界和六维世界。除了我们寻常可见的三维世界,其他都卷缩在很小的尺度上。我们生活在三维之中,见到的,想到的也只是三维的理论基础。假设其他维上有生命存在,“放大视野”,我们可能会发现与我们人之所不同的生命形态,交流语言甚至是文化。他们的运动可能也被局限于某一个尺度上,只能左右,上下,或深浅。就像我们把马叫马,指鹿为鹿。我们可能看待白马都一个样子,狗狗只能“旺旺”大叫,殊不知对他们而言,马1和马2差别很大,旺旺也能是“你好”、“你吃饭了吗”的表达。我们常常习惯于以我们的思维去理解万物,但可能我们的思维恰恰被三维所限制,或许打开卷缩的维,就能直至宇宙本质,建立大统一。

但是,“子非鱼,安知鱼之乐。”或许,只有身入高维才能真正见到高维的面目。

参考文献:

[1] (美)加来道雄著 刘玉玺 曹志良译. 《超越时空-通过平行宇宙时间卷曲和第十维度的科学之旅》.上海:上海科技教育出版社,1999年5月(2001年3月重印).

[2](美)B·格林著 李泳译.《宇宙的琴弦》.湖南:湖南科学技术出版社,2002年1月第一版.

[3] (英)艾伯特著 朱荣华译. 《平面国-正方形在多维中的传奇故事》.江苏:江苏人民出版社,2009年6月.

[4] M理论【专题】霍金:让思想在宇宙的最深处飞翔.北方网

http://tech.enorth.com.cn/system/2002/08/25/000404325.shtml 2002年8月

[5] 超空间 百度百科 http://baike.baidu.com/view/776647.htm 2012年3月25日

Highdimensional space is there

Abstract: I often think, we want to live in sing one's own praisesthe fish in the pond, all in their own pool of life, thought that the universecontains only familiar with a visible thing. We refuse to be opinionated thanwe imagined or test the things there. In this paper, by way of analogy presentedhigh dimensional space may exist, and then learn from scientific literatureexploring its possibilities as well as to the future of a prospect.

Key word: Chaowei space theory; Stephan Kaluza Klein theory; Flatcountry; M theory; High dimension unity