宇宙空間究竟有幾維

1、宇宙空間究竟有幾維？2007-08-21 14:18:00 來源: 中國青年報(bào)(北京) 網(wǎng)友評論 5 條 點(diǎn)擊查看 神秘的宇宙和人類的經(jīng)驗(yàn)世界如此不同，我們所能感受的三維世界也許只是宇宙中多維空間的一個小島。近日，東京大學(xué)上演了一場爆棚演講。主講人哈佛大學(xué)理論物理學(xué)教授麗薩·蘭道爾的到場，讓所有聽眾躁動起來——不僅因?yàn)樗拿烂?，更因?yàn)樗o人們呈現(xiàn)了一個超乎想象的多維世界。第五維空間在哪里哈佛大學(xué)理論物理學(xué)教授麗薩·

2、蘭道爾，是近年來理論物理學(xué)界的佼佼者。1999 年，她和同事拉曼·桑卓姆發(fā)表了轟動一時的兩篇論文，至今，這兩篇論文的引用率在理論物理學(xué)界仍排名第一。根據(jù)論文建立的模型，她假設(shè)了宇宙中存在著超越我們所處的四維（長、寬、高組成的三維空間＋時間）時空之外的第五維或更多維的宇宙空間。這一理論也恰好解釋了，困擾科學(xué)界多年的引力相比其他 3 個基本力羸弱不堪的原因。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙基本由 4 種力相互作用而成。它們是引力、電磁力、強(qiáng)力和弱

3、力。引力源于物體質(zhì)量的相互吸引，兩個有質(zhì)量的物體間存在引力；電磁力是由粒子的電荷產(chǎn)生的，一個粒子可以帶正電荷，或者帶負(fù)電荷，同性電荷相斥，異性電荷相吸；強(qiáng)力主要是把夸克結(jié)合在一起的力；弱力的作用是改變粒子而不對粒子產(chǎn)生推和拉的效應(yīng)，像核聚變和核裂變這兩個過程都是受弱力支配的。 （注：人們普遍認(rèn)為，物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，分子是由原子構(gòu)成的，原子由電子、質(zhì)子、中子等基本粒子組成，而基本粒子則由更基本的亞粒子組成。這種亞粒子也就是人們常說的“夸

4、克” 。 ）令人不可思議的是，這 4 種基本力的相對強(qiáng)度以及作用范圍都有巨大區(qū)別。從相對強(qiáng)度上來說，假定以電磁力為一個單位強(qiáng)度，則強(qiáng)力要比這個單位大 100 倍，弱力只有這個單位的 1／1000，引力小到幾乎可以忽略不計(jì)：在微觀世界中，它只有電磁力的 1／1040（10 的40 次方）！從范圍上看，引力主要體現(xiàn)在宏觀世界，其他 3 種基本力主要在微觀世界起作用。也許你并不覺得引力微不足道，至少當(dāng)我們從高處墜落時，那可不是鬧著玩的。但是同

5、電磁力比起來，它的確相當(dāng)“虛弱” ，比如，整個地球產(chǎn)生的引力作用在一根針上，只不過是讓它在桌子上安靜地躺著，我們拿起一小塊磁鐵便能將它輕松吸起。奇特的是，引力在宇宙中卻能左右巨大星系的運(yùn)轉(zhuǎn)。對此，蘭道爾的理論模型給出了解釋：“我們假設(shè)引力存在于與我們所處的三維時空不同的另一張膜上，而引力膜和我們所在的膜之間，被第五維空間或更多維空間隔開。其他 3種基本力被限制在我們的膜上，而引力則在宇宙中均勻分布。對我們這樣的三維空間來說，它的強(qiáng)大力量

6、從宇宙中多維空間中‘泄漏’出來后被大大弱化了。 ”若果真如此，那么五維或多維空間究竟在哪兒？它們又如何不同于我們的三維空間世界？為什么會有多維空間國物理學(xué)家格拉肖曾抱怨過：“我總是被那些搞超弦理論的人打擾，因?yàn)樗麄儚牟徽勔恍┖驼鎸?shí)世界有關(guān)的事。 ”對這個問題，蘭道爾倒是泰然處之，她最近提出了一個“放松原則”：想太多不如什么都不想！“看看我們的宇宙，它一路走來，始終如一。當(dāng)宇宙處于大爆炸前的初始狀態(tài)時，存在多少維度都有可能。大爆炸發(fā)生后，

7、宇宙在不斷地膨脹，它會自然而然地、隨時充填需要的維度，直到穩(wěn)定下來。 ”根據(jù)蘭道爾的計(jì)算，在宇宙膨脹過程中，三維和七維的宇宙處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。因此， “宇宙在演化過程中，自然會呈現(xiàn)出穩(wěn)定的三維和七維形式。三維空間存在的范圍是最大的，這也就是為什么我們只能察覺到今天這個三維空間構(gòu)成的世界。 ”當(dāng)然， “如果這還滿足不了你的好奇心，你也可以把多維宇宙想像成一次買房的經(jīng)歷。當(dāng)你選擇房子的時候，你不僅會看房子的空間大小，還要看它的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、