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二十六维空间,时空超弦理论(二十六维空间是什么概念)

百科 我是小电工 2023-01-24 23:44 0 1679

  我们所看到的世界,是由长、宽、高组成的三维空间,加入时间之后,就变成了四维,爱因斯坦告诉我们说,一维的时间和三维的空间组成不可分割的时空整体,而宇宙的时空是弯曲的。四维空间我们都可以理解,但是时空弯曲使我们的想象力受到挑战,这并不是能直接观察出来的。但是物理学家就是喜欢挑战,他们不断的引入新的维度,五维、六维、七维、八维、十维……等等,难道后面还有?小编我已经很难想象了,让我们从零维开始,发挥我们想象力来挑战思维吧。

  1.?零维

  零维可以理解为一个没有长宽高的点。有人肯定会质疑,再小的点,在显微镜下都是有长度的,零维空间是否根本就不存在?的确,零维根本就不存在的,但接近零维的空间就在我们身边。现在物理学家给我们展现微观世界的许多古怪现象,其中包括一种叫"零维半导体"的结构,也就是通常物理学上的"量子点"。量子点虽然十分的小,但毕竟还是有体积的,可以让一个电子刚好进入量子点中。量子点像是陷阱,当电子进入之后,它们就不能移动分毫的距离,完全被限制住了。而且即使我们从外界向一个量子点注入能量,不论能量大小都不能改变电子的状态,而且进入多少能量就会吐出多少。这种古怪的特性物理学家视为零维结构,量子点可以通过电子和光子的转换储存传递信号,用在未来的量子计算机或者更高领域。

  二十六维空间,时空超弦理论(二十六维空间是什么概念)  第1张

  2.?一维

  一维是一条直线,牛顿的定律在一维空间中可以起作用,一维空间的物体可以前后运动。在量子学家看来,一维空间是真实存在的。比如,他们会制造一个十分狭窄的隧道只能让电子前后运行。通常两个电子相遇,电核因同性相斥的原理会给对方让路。可是如果在一维空间隧道中,只能前后运动,那么两个电子就会相互发生作用而产生一种奇怪的现象。一个电子具有电荷,而另一个电子是自旋状态。一维空间的古怪现象量子学家已经司空见惯了,科学家目前正在研究一维碳纳米管,准备以它作为导体或半导体材料,用来制未来的量子计算机。

  3.?1.5维

  不要以为空间维度就一定是整数, 比如1.5维就挑战了我们惯性思维。数学家早就知道,只要观测的够仔细,云就不是团状的,山峰也不是锥状的,海岸线也不是弧形的。它们细微的轮廓比纯粹的直线占有了更多的空间,这样的轮廓介于一维和二维之间,我们算作1.5维。

  4.?二维

  二维在数学上是两条线交叉的平面,但是在物理学中也能实现应用。2004年,科学家首次在实验室产出"二维物质",只有碳原子后的平板,类似于人们熟悉的石墨。当我们把电子用强大的磁场限制在二维层面的半导体材料中,并冷却到绝对零度的1/3时,人们认为不可分割的电子就会破裂成多个粒子,每一个粒子都会拥有电子的部分电荷。这些粒子被称为"任意子"。总之,在二维的平面空间,从新型药物到平行宇宙等等事物都会成为可能,等待人类未来的突破和发现。

  二十六维空间,时空超弦理论(二十六维空间是什么概念)  第2张

  5.?三维

  我们所生活的世界是在三维空间中,根据弦理论,空间可以从零维到十维的任意模样,这让物理学家很困惑,既然各种可能的维度都存在,为什么我们生活在三维的宇宙中,这该如何解释呢?2005年,美国物理学家在计算计算发起"维度战争",他们用计算机模拟了不同的维度空间,然后相互碰撞彼此产生作用,最后经过争斗,三维宇宙和七维宇宙最后幸存了下来,不过这并不能作为我们生活在三维空间的证明。

  6.?四维

  相对论中提到时间和空间融合成为一个整体——时空。但是这是两个不同的维度,我们可以在三维空间任意方向旅行,但是在时间维度中只有一个方向。为什么会这样呢?

  相信大家都知道光也是有速度的,我们所看到的太阳是8分钟前的太阳。根据相对论,光速在真空中只能无限接近,无法超越。所以物理学家认为,正是由于光速的限制,让时间这个维度变的和三维空间不同。如果可以超越光速,很可能时间就会停止或者倒流。

  二十六维空间,时空超弦理论(二十六维空间是什么概念)  第3张

  7.?五维

  我们了解了拥有时间的四维,在这个基础上,1919年,德国的科学家卡鲁扎寄给爱因斯坦一篇论文。他认为四维时空增加一个第五维,引力和电磁力就有可能统一成一种力。后来到了1999年,美国科学家发现,如果真的有第五维,就可以解释一个令人烦恼的谜团,既为什么引力比自然界的其他力要弱。根据五维时空模型,四维时空处于一个空间无限大负曲率的五维空间上,其中一部分引力泄露在四维时空膜上,处于四维时空的我们就发现了引力。同时,加拿大科学家提出一个石破天惊的观点,认为五维时空曾经存在,后来破裂成两部分,一部分是我们的四维时空,另一部分是我们世界所有东西的质量!这个理论解决了为什么万物都有质量的难题,而且还解释了宇宙开端前的奇点。根据大爆炸理论,无限大的温度和密度,所有物理理论都失效了。

  打个比方,生活在二维空间的生物永远想不到一个金属点为什么会有极大的质量。但是对于三维空间的生物,那只是扎在一张纸上的针而已。所以,我们不能理解奇点的无限密度和大爆炸的超光速膨胀,但是对五维时空的生物来说,这并没有什么奇怪的。

  8.?十一维

  1995年,美国科学家提出一种叫做M论的理论统一了各种弦理论。在M论中,宇宙是十一维的,只是其中的7个维度空间蜷缩到了我们观察不到的地步。甚至还有一种弦理论认为,宇宙有多大26个维度!

  我们没有提到七维、八维、久维或者3.5维之类的宇宙,是因为物理学家无法设计出那样维度的时空,它们违背了物理学的原理。如今物理学分为两类,一派认为宇宙是固定的维度,就是我们所生活的真实空间结构。另一派认为,存在很多不同维度的时空宇宙,我们只是恰好生活在四维时空中。

  二十六维空间,时空超弦理论(二十六维空间是什么概念)  第4张

  小编相信后者,因为我们受限于这个时空,所以我们感觉在宇宙中似乎没有邻居。但是未来我们很有可能打开另一个维度的时空,那时或许会发现一个更丰富多彩的世界。


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