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十维的宇宙什么样?

来源: 科技日报  作者: 常丽君   2014-12-16 16:14  编辑: 郑唯


  科技日报讯随着《星际穿越》在全球热播,空间知识再次成为人们兴趣的焦点。当谈到“不同维度”时,人们往往会想到平行宇宙之类的事物,那里的事物以不同方式运作着。然而维度究竟是什么?它们在我们宇宙中扮演着怎样的角色?物理学家组织网近日向人们介绍了“超弦理论”提出的十维宇宙框架。

  在日常生活中,我们能随时意识到周围事物都有三个维度——长度、宽度和纵深,如一根直线是一维的,只有长度而没有其他特征。二维物体如一个正方形。第三维表示纵深,为所有物体赋予空间感,如一个三维立方体。此外还有7个不太明显的维度,对宇宙和我们所知的现实有着直接的影响。科学家认为第四维是时间,控制着所有已知事物在任意点上的性质。结合其他三维,可以知道一个物体在时间上的位置。

  根据超弦理论,第五和第六维是在可能出现的世界,如果我们能洞见第五维,将会看到一个与我们的世界略微不同的世界,这给了我们一种方法,测量我们的世界和其他可能世界之间的相似与不同。

  在第六维,我们会看到一个由潜在世界组成的平面,我们可以比较、定位所有可能的宇宙,它们都开始于相同初始条件,比如大爆炸。按照这一理论,如果你掌握了第五和第六维,就能沿时间返回过去,或进入不同的未来。

  在第七维,你进入了不同初始条件的可能世界。在第五和第六维是初始条件相同,随后的演变不同。第七维是从时间的最初开始,一切就已经不同。第八维再次为我们展示这些可能的世界历史的平面,每一个都始于不同的初始条件,并衍生出无限分支。

  在第九维,我们能比较所有可能的宇宙历史,它们有着各种不同的初始条件和不同的物理法则。在第十和最后的维度,我们到达了涵盖一切可能和想象的点,此外再也无法想象,这也是我们在维度上所能设想的极限。

  在时间以后还有其他六个维度,这对我们来说很难理解,但对弦理论本身的自洽一致却是必须的。我们只能想象出四维时空,所以十维宇宙可以有两种解释:要么其他维度被压缩到极小尺度,要么我们的世界存在于一个三维的子流形,就像一种膜,不仅万有引力,所有已知粒子都受其限制。如果另外六维是被压缩的,则是以卡拉比-丘流型的形式存在。虽然我们无法用感官来感知,它们却从一开始就控制着宇宙的形成。科学家们相信,用望远镜寻找来自早期宇宙的光,就可能看到另外这些维度是怎样影响宇宙演化的。

  “超弦理论”是宏大的统一理论的候选,类似“万物理论”那样,认为宇宙由10个维度(或更多,取决于所用的弦理论模型)构成,试图调和粒子物理标准模型和万有引力理论,解释宇宙中所有已知的力是怎样相互作用,其他可能的宇宙是怎样运行的。(常丽君)

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