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超弦理论与十维空间 我们的世界有几维?

刘羡2021-10-13 14:52:07  阅读次数:

我们的世界有几个维度?回答这个问题并不难。我们处在一个四维时空中,有三个空间维度加一个时间维度。我们的世界是四维时空,但并不意味着世界本身就是四维时空。世界的本来面目,或者说宇宙的本来面目,可能是十维的,或者说应该是十维的。为什么世界应该是十维的?别急,让我们从探索宇宙起源理论开始,逐步走向这个问题的答案。无论在科学诞生之前还是之后,发现事物的规律一直是人类的工作。寻找事物的规律可以让世界看起来更简单,生活也会轻松很多。

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超弦理论与十维空间,我们的世界是几个维度的?

但是,有时候当我们发现一个事物的规律时,当我们把它应用到其他事物上时,或者经过时间的洗礼后,我们发现这个规律并不具有普遍的适应性,于是我们发现我们之前知道的规律只是事物的一些表面现象,于是我们又开始追求事物的本质规律。幸运的是,随着科学的出现,人类开始逐渐破解各种神话。然而不幸的是,关于宇宙的起源一直没有定论。我们都知道现代物理学有两大支柱,即广义相对论和量子力学。量子力学可以完美解释微观世界的一切,但对引力无能为力。虽然广义相对论可以解释重力,但对微观世界来说似乎无能为力。

但是,真正的统一场论,真正的宇宙起源论,必须是一个能够解释宇宙万物运行规律的理论,这个理论必须是普遍的、简单的。这个理论存在吗?存在,这个理论就是超弦理论,也可以叫弦理论。为什么量子力学不能解释一切?由于量子力学过于复杂,不可数的基本粒子类型决定了量子力学的标准模型将极其复杂。这么复杂的模型,让量子力学解释事情,把事情搞得太复杂了。这也决定了量子力学与宏观世界的运行规律不相容。但是如果构成世界的基本物质不是重复种类的粒子,而是一串呢?

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这样,问题就变得简单多了。当我们把粒子放大到万亿倍时,我们可能会发现粒子不是最基本的单位。每个粒子由弦组成,不同振动频率的弦产生不同的粒子。这样,世界的基本单位就变成了一个,不是无数个,而是振动频率不同。在弦理论下,不仅量子力学解释的一切都可以完美解释,爱因斯坦的方程甚至可以直接推导出来。也就是说,弦理论既可以解释微观世界,也可以解释宏观世界。在弦理论下,广义相对论和量子力学真正统一起来,找到了宇宙的起源规律,统一场论出现了。

但是弦理论的建立是有门槛的,弦的运动必须在特定的空间维度上,也就是十个维度。也就是说,只有十维空间存在,弦理论才能成立。相反,弦理论强大只是一个科学猜想。那么,十维空间存在吗?这是最困难的一关。作为四维时空的人,我们无法观察甚至意识到十维空间的存在,我们根本无法理解十维空间是如何存在的。当然,我们相信随着科学的发展,人类最终会获得跨纬度观察的能力,但这可能是一段很长的路。

当这一天到来,当十维空间的存在被证实,弦理论就成立了,宇宙起源的理论就真正成立了。跨过这道坎之后,我们就会全面了解这个世界。

刘羡

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