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2010-10-21 00:09:48|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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有科学家称,生活在三维空间和时间中的人类至今不知还有另外六个空间维度

  -文/北京科技报记者 唐逸 吴?麓

  威斯康星大学麦迪逊分校的一位物理学家寻找到了观察六维空间的灵感。他提出的观察六维形状的方法被发表在本月的《物理评论快报》上。

  除了四维时空,另有六个人类未知的空间维度

  我们都知道,自己生活在三维空间之中,如果加上时间,那么是四维时空。可有科学家称,还有另外六个空间维度是人类至今不知的。

  来自2007年2月2日的《物理评论快报》的一则消息称:威斯康星大学麦迪逊分校的一位物理学家从太空中寻找灵感,提出了这样的一个假设,在物理学“弦论”的基础下,人类的世界并不完整。除了三维空间和时间之外,还应该存在另外六个空间维度。这些“隐藏”的空间维度以极其微小的几何形状卷曲在我们宇宙的每一个点中。六维空间可以接纳任何可能的形状,而且都与其自身的世界相一致,具有其自身的物理学规律。

  这无疑像一颗重磅炸弹落在物理学界。如果真的有六维空间存在,那么爱因斯坦的“相对论”就显示了其理论自身的不完善。

  对于人类而言,我们习惯了三维空间的概念,如何能想象和接受六维空间?这神秘的六维几何体到底是怎么样的形状?难以捉摸的六维空间确实存在吗?

  人类为什么看不见其它六维

  中国科学院理论物理所朱传界教授告诉记者,“宇宙应该是十维的”是根据一种超弦理论的论证,科学家通过数学方程计算得出的结论。就目前而言,人们只了解一维时间、二维平面、三维空间以及爱因斯坦提及的“四维时空”概念。除此之外,“超弦理论”预测还应该存在另外六个人类未知的空间维度。

  那为什么另外六个空间维度看不见呢?

  朱教授以水管为例说,当人们站在这根水管的正面看时,水管就是一条直线,我们就只看到了它的前后,它就是一维的。当人们站在一个平面里,看这根水管,就能看到水管的上下左右,那么人们就看到了它就是二维的。当人们在一个立体的空间里看这个水管,它的前后、左右、上下都收纳在我们的眼中,那么它就是三维的。

  可如果人们把这根水管放在两维的平面中,然后又把这个两维的平面放在三维空间中,那么会是什么样的呢?于是,科学家把水管想象成像一根头发丝那样细。科学家认为,六个“隐藏”的空间维度,以极其微小的几何形状,卷曲在我们宇宙的每一个点中。

  这种观察六维形状的方法之所以被发表在《物理评论快报》上,是因为这种方法能证明通过实验数据来观察这些难以捉摸的维度形状特征是可行的。同时,六维空间的存在也是证实“超弦理论”的主要方面。

  ◆观点交锋

  六维空间究竟存不存在

  从广袤星系到亚原子微粒,“超弦理论”囊括了所有物体的物理学规律。几十年来,关于“超弦理论”,很多科学家都争论不休,赞同的、反对的,各种声音都有。

  拥护者:

  没有一个意见能够反驳

  不少超弦理论的拥护者表示,目前还没有一个持反对意见者能驳倒它。一旦验证“超弦理论”是正确的,那么人们就能通过解密它们对130亿年前宇宙大爆炸释放的宇宙能有所了解,借助时间机器,穿越黑洞后,“看见”神秘的六维几何体。

  “不过,你也不用为看不见十维的世界而感到担忧。”威斯康星大学麦迪逊分校的这位物理学家说,“因为我们的大脑习惯于只是三维的空间,而对于其他六维空间结构却很难感知。虽然科学家们利用计算机模拟出了类似的六维几何体,但没有人能够确切地知道他们的形状到底是怎么样的。”

  他说,“我们的想法就是回到那个时候看看到底发生了什么事情,当然我们不可能真的回去。”

  很多科幻爱好者都梦想着搭乘时间机器遨游时空,有些科学家也尝试着用最新的原理来证明时间旅行的可行性,也试着用“超弦理论”来讨论它。

  因为缺少必要的时间机器,他们使用了另外一个最好的东西,一幅宇宙大爆炸释放的宇宙能量图。这种爆炸释放的能量在随后的130亿年里其实都没有发生变化,它可以被卫星捕捉到,比如美国的威尔金森微波各向异性探测器。通过绘制出宇宙能量图可以帮助人类对宇宙的雏形有一个大概的印象。

  反对者:

  六维空间仅是人为想象

  “对超弦理论,我不敢兴趣。”记者在采访中国科学院院士何祚庥时,他明确表示,这仅仅是人为的想象推断,根本没有讨论的必要和研究价值。

  “我个人反对弦论研究者用这样肯定的口气说话。也许我们真的掌握了部分真理,也许我们一直以来仅仅是研究一个针尖上能有多少天使跳舞。”中国科学院理论物理所研究员李淼在其个人博客这样说道。

  ◆背景知识

  神奇的万有理论

  中国科学院物理所研究员李淼撰文的《弦论史话》中介绍,所谓“超弦理论”,又叫“弦论”或“万有理论”。

  据李淼介绍,现代弦论的创始人之一是在加州理工学院工作的物理学家史瓦兹,他“十年如一日”,将只有几个人知道的理论做成如今有数千人研究的学问。史瓦兹也因此得以摆脱三年延长一次的位置,终于成了加州理工学院的正教授。

  1968年,一位在麻省理工学院工作的意大利物理学家威尼采亚诺翻了翻数学手册,发现一个简单的函数满足对偶性,这就是著名的威尼采亚诺公式。而超弦理论正是起源于这个公式。

  超弦理论认为,在每一个基本粒子内部,都有一根细细的线在振动,就像琴弦的振动一样,因此这根细细的线就被科学家形象地称为“弦”。我们知道,不同的琴弦振动的模式不同,因此振动产生的音调也不同。类似的道理,粒子内部的弦也有不同的振动模式,不过这种弦的振动不是产生音调,而是产生一个个粒子。换言之,每个基本粒子是由一根弦组成。

  超弦理论认为,粒子并不存在,存在的只是弦在空间运动;各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。自然界中所发生的一切相互作用,所有的物质和能量,都可以用弦的分裂和结合来解释。

  弦的运动是非常复杂,以至于三维空间已经无法容纳它的运动轨迹,必须有高达十维的空间才能满足它的运动,就像人的运动复杂到无法在二维平面中完成,而必须在三维空间中完成一样。

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