人类所居住的世界通常被描述为一个三维的空间,或者说是一个四维的时空体系。尽管如此,科学家们长久以来都推测,在宇宙的结构中可能还隐藏着更高的维度。他们孜孜不倦地探寻着高维空间存在的迹象。



一种颇具前沿性的理论——量子引力理论,提出所有基本粒子都是由不停振荡的能量弦所构成,这也是弦理论的基石。弦理论提出的是基于十维空间的模型,这与我们熟悉的三维空间大相径庭。那么,何谓高维空间呢?



要了解高维空间,不妨从维度的定义入手。线条,在几何学术语中是一维的,它只具备长度这一维度。面则是二维的,涵盖了长和宽两个维度。线条垂直移动所形成的轨迹便是一个二维平面。

即所谓的“点累积成线,线累积成面”。同样的道理,二维面通过移动也可形成我们所处的三维立体空间。三维空间具备长、宽、高三个维度,我们需要三组数据才能完整描述一个三维物体。



对于三维及以下的低维空间,我们容易理解。但对于更高维度的空间,人类的想象力似乎就捉襟见肘了。根据“低维物体通过运动产生高维空间”的理论,一个三维物体如果沿着除长宽高之外的维度移动,那么便会产生四维空间。但这个额外的维度究竟存在于何处呢?



我们可以从光的扩散来尝试理解这一难题。在三维空间中,光线亮度与距离的平方呈反比关系,这是因为光线照亮的区域随着距离的平方而增大。然而,这一原理仅在三维空间内成立。例如在四维空间中,光线亮度与距离的三次方呈反比,在五维空间中与距离的四次方呈反比,以此类推,在十维空间中则与距离的九次方呈反比。



回过头来审视弦理论,倘若把一个薄膜视作人类所处的三维空间,那么诸如电子、夸克等基本粒子不过是固定在这薄膜上的弦,它们通过不同的振荡模式形成了各种各样的基本粒子。

根据量子引力理论,引力子,即传递引力的媒介,是闭合的弦。引力子的两端并未固定在三维空间内,这意味着它们能够自由地在多维空间中传播,甚至可能泄漏到其他维度中去。

这有助于解释为何引力在我们的日常生活中显得如此之弱。我们实际感受到的仅是微乎其微的引力,大部分引力已逸散至其他维度。



引力到底有多微弱呢?每个人都可以轻松体验到这种微弱的引力。一个成年人能毫不费力地托起一名婴儿。而你托起婴儿的过程中,实际上是在与地球对婴儿的引力相抗衡,这足以证明引力的微小。你自己的力量足以与整个地球的引力抗衡!

那么问题来了,其他维度究竟隐藏在哪里?引力子是如何泄漏到其他维度的?



科学家们的分析表明,其他维度并非遥不可及,它们可能就存在于我们身边,无处不在。只是因为它们过于微小,我们几乎难以察觉。

以电线为例,从远处看,它仅呈现为一维线条。但实际上,无论多么细微的电线,它都是三维的。走近观察一根电线,你会发现它并非简单的线条,而是布满了各种细微的纹理,其他维度就隐藏在这些不易觉察的细节之中。

科学家们相信,在微观世界中的每一个点,都蕴藏着额外的维度。只有当我们足够接近时,才能窥见那些隐藏的维度,就如同著名的“卡丘空间”所揭示的那样,这个名字中的“丘”是为了纪念出生于香港的著名数学家丘成桐。



在现实世界中,我们如何才能揭示其他维度的存在呢?

科学家们一直在尝试通过使用大型粒子对撞机,让两颗微观粒子以接近光速的速度相撞,这样的碰撞在瞬间产生的能量巨大,足以制造出引力子。



一旦引力子得以生成,科学家们便有可能在三维空间中观测到它们,随后引力子会悄无声息地泄漏到不易察觉的其他维度。通过这一过程,科学家们便能揭示额外维度的所在,甚至可能找到通向这些额外维度的入口。

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