十維空間多維空間

時間：2023-07-04 01:39:01 | 來源：營銷百科

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十維空間多維空間：理解了宇宙的空間有更多維存在，再回過來看相對論與量子理論是如何產(chǎn)生矛盾的，我們就很容易理解了：這兩個理論在日常的三維空間里是不可能統(tǒng)一的，它們的矛盾是必然的，只有在高維空間里才能得到統(tǒng)一。

為了更好地理解這一點，我們可以舉一個三維世界和二維世界的例子。我們首先假設(shè)有一些生活在二維平面世界的生命，它們的世界里只有長和寬，根本無法理解第三維——'高'這一維。因此，它們對三維世界的感知只限于三維物體在平面世界的投影，或者三維物體與平面世界的接觸面，試想一想，一個平面生命怎么能夠通過投影來想象三維物體的豐富性和完整性呢？當三維物體與平面世界接觸時，三維物體在平面世界上的零碎片段，比如一張桌子的四根腳柱、人印在地面上的兩只鞋印，更讓平面生命摸不著頭腦——這些拼不到一起的碎片究竟意味著什么呢？它們不能想象，四片互不相連的印跡怎么會構(gòu)成一張完整的桌子呢？那斷斷續(xù)續(xù)的鞋印上怎么會有一雙完整的鞋呢？而且，鞋的上面竟然還有一個更加完整的人！用二維的眼光來打量這些碎片，你永遠不可能將它們拼成一個整體。

于是有一天，一個足智多謀的平面生命偶然想出一個絕妙的主意。它宣布，平面世界之外還有一個'向上'的第三維，如果順著這些碎片'向上'看，其實碎片是一個完整的整體！這真是個驚人的見解，大多數(shù)平面生命都困惑不解。

相對論和量子理論的遭遇與這種情況非常相似，在我們的三維空間里，它們就像兩塊互不相干的碎片，永遠也拼合不到一起。但把空間'向上'抬一抬，把宇宙變?yōu)槭S空間，相對論和量子理論這兩塊看似互不相干的碎片就會令人震驚地結(jié)合得天衣無縫，成為一個更完整的理論大廈的兩根互相依存的支柱！雖然我們在三維空間中無法想象和描述一個多維的空間，但我們卻能通過復雜的數(shù)學方程推導出它的存在。

如何裂開

在宇宙的極早期，它誕生的10^-43秒內(nèi)，它的直徑僅有10^-33厘米，含有豐富的十維空間，所有的空間維都平等地卷縮在一起。在那樣的空間中，宇宙的能量極高、溫度極高，所有四種力都融為一體，相對論和量子理論可以歸結(jié)為一個理論。

但是，這樣高維度、高能量、高溫度的空間是極不穩(wěn)定的，就像脹氣太多的氣球，于是大爆炸發(fā)生了。維度被解散、能量發(fā)散、溫度降低。三維的空間和一維的時間無限延伸開來，逐漸形成了我們今天可感知的宇宙；而另外六維的空間則仍然卷縮在普朗克尺度（即10^-33厘米）以內(nèi)。

當宇宙處在10^32K這樣極高的溫度（這溫度比我們得到的太陽的溫度高10^26倍）時，引力與其他大統(tǒng)一力分離開來，引力隨著宇宙的膨脹而不斷延伸成長程力，。隨著宇宙進一步脹大和冷卻，其它三種力也開始破裂，強相互作用力和弱—電力剝離開來。

當宇宙產(chǎn)生10^-9秒之后，它的溫度降低到了10^15K，這時弱—電力破缺為電磁力和弱相互作用力。在這一溫度，所有四種力都已相互分離，宇宙成了由自由夸克、輕子和光子組成的一鍋'湯'。稍后，隨著宇宙進一步冷卻，夸克組合成質(zhì)子和中子。它們最終形成原子核。在宇宙產(chǎn)生3分鐘后，穩(wěn)定的原子核開始形成。

當大爆炸發(fā)生30萬年后，最早的原子問世。宇宙的溫度降至3000K，氫原子可以形成，其不至于由碰撞而破裂。此時，宇宙終于變得透明，光可以傳播數(shù)光年而不被吸收。

在大爆炸發(fā)生100至200億年后的今天，宇宙驚人的不對稱，破缺致使四種力彼此間有驚人的差異,火球的溫度被冷卻至3K，這已接近絕對零度。

這就是宇宙的演變史，隨著宇宙的漸漸冷卻，力將解除相互的糾纏，逐步分離出來。首先引力破裂出來，然后強相互作用力，接著弱力，最后只有電磁力保持不破缺。

空間中的裂縫

超弦理論還給我們帶來一個更加令人震驚的結(jié)果：我們的空間結(jié)構(gòu)居然是離散的，而不是連續(xù)的！在我們的日常經(jīng)驗中，空間和時間總是無限可分的，但事實卻大謬不然?？臻g和時間都有自己的最小值：空間的最小尺度為10^-33厘米，時間的最小值是10^-43秒。因為當空間小到10^-33厘米后，時間和空間就會融為一體，空間維度就會高達十維，在這樣的情況下，即使空間還能分割，那也是我們所不能了解的了。

事實上，量子理論就是關(guān)于'離散的量'理論，'量子'一詞的含意就是'一個量'或'一個離散的量'。早在1900年，量子理論剛誕生時，科學家們就發(fā)現(xiàn)，在微小的粒子世界，能量是一份一份發(fā)出的，而不是連續(xù)發(fā)出的。就像人民幣的最小單位是'分'，乒乓球只能一個一個地買，而不能半個半個地買，這些都是日常生活中關(guān)于事物不可無限分割的例子。

雖然當時科學家已經(jīng)知道了粒子能量的不連續(xù)性，但他們卻不知道為何有這種不連續(xù)性，只是被迫接受而已。但我們都知道了，這與空間的不連續(xù)性密切相關(guān)。正是由于空間有最小的、不可分割的單位，才會影響到基本粒子的能量發(fā)射方式。

我們基于時間和空間是連續(xù)的舊理論必須被拋棄，在普朗克尺度下，弦是一段一段的，開弦就是一段線，閉弦就是一個圓圈，每一個弦片攜帶的都是一份一份的動量和能量。

空間具有一個最小的、不可分割的值，這個不可思議的現(xiàn)象會導致什么樣的結(jié)果呢？我們很容易想到：我們宏觀的空間結(jié)構(gòu)是由一份份最小的空間包組合起來，在這一份份的空間包中間，極有可能存在著我們無法探測的空間裂縫！所謂'蟲洞理論'中在空間中鑿開一個洞口的設(shè)想，從理論上來說真的是可行的，這就是尋找相鄰空間包之間的裂縫，然后用難以想象的高能量轟開這個裂縫，一個蟲洞就出現(xiàn)了！可以說，小小的十維空間包以及它們之間的裂縫存在于我們空間的每一個角落，只要我們有足夠的能量，我們可以在任何地方鑿開一個蟲洞。

更多維的空間

如果問一個知道初速和質(zhì)量的炮彈在空間中的運動軌跡，這沒法回答，因為除了三維空間，還有兩個因素，在運動中起主要作用：引力和阻力。這個空間是在地球上還是月球上，將有不同結(jié)論。使得結(jié)論比較準確的方法是用5維來描述空間。

同理，溫度、壓力、密度等等，很多因素都可成為影響科學結(jié)論的一維來影響空間。則綜合作用下的空間，就是多維空間。而不僅僅限于時間加空間的四維或十維，而且這些維度都是可證實的，而不是過去那種空洞的，沒有經(jīng)過證實的多空間假說。