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究竟有多少次元?這些次元還有多久才能被發現,科學家給出答案

很久以前,人們常常用畫作去表達二維的世界,至少很長一段時間都僅是如此。直到中世紀,藝術家們才發現他們可以在二維的畫布上展現出三維的東西。是以,我們也進一步推斷,世界有四維,三個次元是空間,一個是時間。不過,世界是否存在更多元度仍然是一個值得研究的問題。

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人們都是通過三維來認知事物的-比如我們所說的長、寬、高。一條線隻在一維中出現,因為它隻有長度。一個正方形在二維中存在,因為它不僅有長,還有高。然而,一個立方體長寬高都有,是以它存在于三維空間當中。一個超立方體,在幾何意義上來說,是一個四維空間當中立方體的形态。我們無法想象它是什麼樣的,但是這不代表它不存在。

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很多理論想要向我們證明,其實我們生活的宇宙還存在更多的次元,遠遠超出我們的預知。而實體則是一門可以解釋宇宙中萬物和一切現象的學科,包括廣義相對論和量子場理論。廣義相對論重點是在引力上,可以宏觀上用來探究宇宙;然而,量子場理論是關于電磁效應,核所産生的強力和弱力,它一般從微觀上被用來探究問題。(核強力可以使原子靠緊,核弱力則會導緻放射性衰變。)但是問題在于,這兩個理論本來就互相沖突。

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弦論是一個想要把廣義相對論和量子場理論和并起來的理論,它包含了對這四種基本的力的解讀。前提是,它需要假設存在很多其他的次元,隻有這樣才可以從數學的意義上成立。

不過,那些未知的次元會“藏”在哪裡呢?我們最早接觸“新”的次元的概念,是在愛因斯坦在19世紀提出相對論的時候。現在,我們生活在的世界被人認為是三維的,但是愛因斯坦也是在研究電磁的時候才發現,時間,就是第四個次元。

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同樣的道理也能用來解釋引力場。在他的方程裡,所有四個次元互相結合,一起交織成了時空。相比于牛頓實體學,這樣就能把世界解釋得更好,預測得更精準。我們畫的這個示例也是這個意思,在我們周圍一直還存在着另外一個次元。愛因斯坦的狹義和廣義相對論提出來之前還沒有人意識到這另外一個次元的存在,自他一提出來,立刻就有科學家考慮增加次元的事情。

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1919年,數學家西奧多·卡魯紮嘗試在愛因斯坦方程中加入第五個次元,結果意外地合适。為了說明這個次元在哪,實體學家奧斯卡·克萊因打了個比方。在一根膠皮管子上爬了一隻螞蟻,螞蟻以為它在一個二維平面上,但是因為膠皮彎成了管子,增加了一個次元,是以它實際在是三維中的。之後幾十年,這個想法得到了一系列的完善,其中弦理論想着去增加更多的次元以統一自然力。

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超弦理論認為,宇宙起碼有十個次元,四個正常的和六個小而緊密的,這後六個自己纏繞起來,形成所謂的卡拉-丘流形。憑借人類的大腦直接想象出它的整體結構不大可能,不過想象它的二維橫截面還是可以可能的。或許十個次元已經夠多了,但實體學家不這麼想,弦理論當中最有名的變種M-理論,把次元增加到了十一維!M理論的提出者愛德華·溫吞說,這裡的“M”并不具體代表某種東西,而是代表了“魔術”(magic)、“迷”(mystery)或者“膜”(membrane)。

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另外還有一種玻色弦理論,這是上世紀60年代弦理論的早期版本,它認為存在26個次元,包括25個空間維和1個時間維。乍一看,我們怎麼隻能看見26個次元當中的3個呢,這也太少了,不過想想人類隻能看到光譜中窄窄的可見光這一段,這也就不難了解了。我們如果用不着那3個次元以外的次元也能活得好好的,那可能就永遠進化不出來看見它們的能力。再強調一次,多出來的那些次元雖然很難想象,但是它們現在都緊密地纏繞在卡拉-丘流形裡。

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這些次元太小而無法被我們感覺,量子力學給這種情況的複雜度又增加了一個層次。在量子層面上,世界并不像我們所想的那樣運作,并且事件的發生在宏觀層面根本無法感受。根據多世界解釋,量子力學甚至要求無限宇宙的存在。奇怪的是,這實際上是一個流行的理論。基本上,量子力學似乎表明,在原子和亞原子水準上,實體系統在被測量之前沒有确定的性質。多世界解釋假設:所有可能的結果已經發生,隻是發生在不同的世界中。是以在另一種意義上,也存在許多其他"次元":其他世界就在我們的世界周圍。

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想象一根有長度的繩子 - 雖然它看起來像是一個長長的物體,但仔細觀察,有數百根細小的線彼此并排。目前到底有多少次元真實存在尚無定論。數學上有大量可能存在的次元,但這并不意味着它們真實存在。數學的問題在于,它極其富有創造性和抽象性,可以在紙上保持一緻,而不必代表物質世界。例如,在數學上我們用坐标軸表示次元,通常是三維:x,y和z。但是,我們可以像添加更多字母一樣輕松地添加次元 - 即使無法繪制.而證明它們的存在則完全是另一項壯舉。這些額外的次元可能太小而看不見,但也許我們确實經曆過它們與我們的世界的互相作用。

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一些研究人員假設意識存在于另一個次元中 - 可以說,一個或多個次元實際上存在于我們的頭腦中是有可能的。或者,也許死亡打開了在我們了解中的另一個次元,而來世則存在于它自己的次元中。也許暗物質和暗能量是了解這些其他次元在哪的關鍵,因為兩者都完全不可見,但占有宇宙中大部分物質和能量。事實上,根據觀察,可觀測的物質和能量總和僅占宇宙總量的5%。如果有26個次元,也許其餘的都折疊于不可見物質和能量中!無論哪種方式,如此多的次元存在于數學重要部分的這一事實證明,正如我們所知有多少個次元确實存在一樣,我們對宇宙知之甚少。

by:嘿!擡頭,_____________xp、,

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