我們生活在一個三維空間里,或者說是四維時空,但科學家們一直懷疑有更高的空間維度存在,并一直在努力尋找高維空間存在的證據。
![]()
一種前沿理論,量子引力理論認為所有的基本粒子都是不斷振動的能量子弦,也是弦理論的核心思想。該理論的基礎建立在十維度空間,并非我們熟悉的三維空間,但是什么是高維度空間呢?
![]()
我們先來看看什么是維度。從幾何學上來描述,一條線就是一維的,它只有長度一個維度。而一個面就是二維的,有長度和寬度兩個維度。一條線沿著垂直的方向運動就可以得到一個面,也就是二維空間。
也就是所謂的“點成線,線成面”。二維的面同樣可以通過運動的方式產生“體”,也就是我們所在的三維空間。三維包括長寬高三個維度,需要測量三次才能描述三維物體。
![]()
三維空間及其以下的低維空間都很好理解,但是比三維更高的空間維度就很難理解了,我們甚至無法想象高維空間的存在方式。如果按照“低維空間物體的運動就可以產生高維空間”,三維物體沿著除長寬高之外的維度運動就可以得到四維空間,但這個額外的維度到底在哪里呢?
我們可以先從光的擴散開始嘗試理解。光的亮度會與距離的平方成反比,這是因為光接觸的面積會隨著距離的平方而變大。但是這樣的結論只在我們的三維空間里適用。
比如說在四維空間里,光的亮度與距離的三次方成反比,而在五維空間里,光會變得更弱,與距離的四次方成反比 。在十維度空間里,光的亮度與距離的九次方成反比。
回到弦理論,如果一張膜代表著人類生活的三維空間,那么像電子和夸克之類的基本粒子其實只是兩端一直束縛在膜上面的弦,不斷振動的弦,振動方式的不同就會形成不同的基本粒子。
![]()
而根據量子引力理論,引力的媒介子,也就是引力子,是閉合的弦,所有引力子的兩端并沒有束縛在三維空間,這意味著它可以自由傳播,甚至有可能傳播到其他維度。
這樣我們就能解釋為什么引力會如此微弱了,因為我們感受到的引力并不是全部的引力,只是引力的一小部分而已,其他大部分引力都逃逸到了其他維度里,相當于泄露出去了。
![]()
引力到底有多弱?每個人都能感受到微弱的引力。成年人可以輕松舉起一個嬰兒,要知道你舉起嬰兒的過程,實際上是在對抗整個地球對嬰兒產生的引力,可見引力有多小了。你自己就可以對抗整個地球!
那么,問題來了,其他維度到底在哪里呢?引力子是如何泄露到其他維度的?
科學家們分析,其他維度其實距離我們并不遙遠,甚至就在你我身邊,而且它們無處不在,但是由于它們十分微小,我們幾乎察覺不到它們的存在。
![]()
舉個例子,如果你在很遠的地方看一根電線,看到的就是一條線,也就是一維,但實際上電線是三維的,不管多細的線都是三維的。而如果你走近看一根電線,就會看到電線并非一條線,上面有很多褶皺,其他的維度就隱藏在那些微小的褶皺里,很難被發現。
科學家們相信,在微觀世界里的每一個點其實都有額外的維度,只要我們走得足夠近就能看到那些額外的維度,就像著名的“卡丘空間”那樣,這里的“丘”指的是出生于我國香港的著名數學家丘成桐。
![]()
那么,在現實世界里,我們該如何探尋到其他維度的存在呢?
科學家們一直在嘗試這種方法,利用大型粒子對撞機,讓兩個微觀粒子以非常接近光速的速度相撞,相對碰撞速度接近兩倍光速,因此能在一瞬間產生超級能量,甚至可以產生引力子。
![]()
如果真的產生引力子了,科學家就可能在三維空間里看到它們,然后引力子也會悄無聲息地泄露到不容易被發現的其他額外維度里,在這個過程中,科學家們就能發現額外維度到底在哪里,甚至會發現額外維度的入口!
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.