宇宙中的这些高维度存在于什么地方呢(宇宙中最高维度)
在生活中,很多人可能想了解和弄清楚宇宙中的这些高维度存在于什么地方?的相关问题?那么关于宇宙中的这些高维度存在于什么地方呢的答案我来给大家详细解答下。
如果超空间确实在自然界中存在,而不是仅仅存在于纯数学中,那么弦 理论家们就必须要面对远在1921年就闲扰着希奥多尔•卡鲁扎(Theodr Kaluza)和菲利克斯•克莱恩(Felix Klein)的同样的一些问题,那时他们建立了 世界上第一个高维数理论:这些高维度存在于什么地方?
卡鲁扎,过去是个默默无闻的数学家,给爱因斯坦写了一封信,建议用五个 维度(一个时间维度和四个空间维度)来构建爱因斯坦的方程式。
从数学上来 讲,这不成问题,因为爱因斯坦那些等式以任何维度都可以写得面面俱到。但是 那封信中包含了一项令人吃惊的发现:如果人为地把这一个五维方程式中所包 含的那些四维部分分离出来,你会自然而然地发现麦克斯韦的光理论,
简直像变 魔术一样!换句话说,只要我们简单地加上一个第五维度,麦克斯韦的电磁力理 论就从爱因斯坦的引力方程中脱颖而出了。虽然我们看不见第五维度,但第五 维度可以形成波纹,而它们是与光波对应的!这是个皆大欢喜的结果,因为过去 150年中,一代又一代的物理学家和工程师都不得不死背艰涩的麦克斯韦方程 式。而现在,这些复杂的方程式轻而易举地就从第五维度中我们可以找到的最 简单的振动中显现了。
想象一池浅水中鱼紧贴着荷叶下面游动的情景,
把它们的“宇宙”想象成只 有两个维度。我们的三维空间可能就超出了它们的体验。但是可以有一种方法 使它们察觉到第三个维度的存在。如果下雨了,它们可以清楚地看到水波形成 的影子沿着池塘的水面漫延开去。与此类似,虽然我们看不见第五维度,但第五 维度中的波纹,在我们看来就是光。
(卡鲁扎的理论非常之美,而且非常深刻地揭示出对称性的力量。后来又 证明,如果我们在爱因斯坦原来的理论中加进更多的维度,并使它们振动起来, 那么这些高维度的振动就会再现弱核力和强核力中的W -玻色子和z-玻色子, 以及胶子!如果卡鲁扎推出的体系是正确的,那么显然宇宙要比以前所想象的 简单得多。只须简单地把越来越高的维度振动起来就可以再现主宰着世界的许 多种力量。)
虽然爱因斯坦对这一结果大为吃惊,但它听起来太完美了,令人难以相信是 真的。随着时间的推移,陆续发现了一些问题,把卡鲁扎的想法驳得一无是处。 首先,这个理论充斥着奇异与例外条件,这是量子引力理论的通病。第二,它还 有一个更加令人不安的问题:为什么我们找不到第五个维度?当我们向空中射 箭的时候,
我们没看到它们消失在另一个维度中。想象一下烟的样子,
它可以慢 慢地弥漫到空间每个地方。由于从来没有人观察到烟消失在一个更高的维度 中,物理学家们意识到,更高的维度即使存在,也必然比原子还要小。过去100 年中,神秘家和数学家都有了有关高维度的想法,但物理学家对此嗤之以鼻,因 为从来没人见过物体进入更高的维度。
为了拯救这个理论,物理学家不得不提出,这些高维度是极小的,所以在自 然界中是观察不到的a由于我们的世界是个四维世界,这就意味着,第五个维度 只能卷在比原子还小的圈里,通过实验是无法观察到的。
弦理论也必须面对这一同样的问题。我们必须把这些没人需要的高维度卷 在一个非常小的球里(这个过程叫做“紧致化”)。根据弦理论,宇宙原来是10 维的,所有的力都由弦来统一起来。然而,10维超空间是不稳定的,于是10个 维度中有6个开始卷[111到一个微小的球中,而其余的四个维度则随着大爆炸四 外扩散开去。我们看不见其他这些维度的原因,是因为它们比原子小得多,因此 没有东西能够进到它们里面。(事实上走近了看,发现它们原来有二维表面,或 者说是管形的,只是由于这第二维从远处看是缩起来的,因此看不见。)
温馨提示:通过以上关于宇宙中的这些高维度存在于什么地方?内容介绍后,相信大家有新的了解,更希望可以对你有所帮助。