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为什么科学家找不到四维空间的入口,就敢断言宇宙存在11个维度?

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在宇宙之外是否存在其他的宇宙或者是更高的维度?科学家认为,我们的三维宇宙之外,还存在更多的维度,宇宙可能由11个维度共同组成。

为什么科学家找不到四维宇宙的入口,就敢断定宇宙存在11个维度呢?为什么不是更多或者更少的维度,或者干脆不存在其他维度呢?

今天就来一起思考一下这个问题,宇宙究竟存在多少个维度?

平行宇宙和多维宇宙

“平行宇宙”是科幻电影中经常被用到的题材,但是在物理学中,对于平行宇宙的定义其实和电影有很大的差距,平行宇宙的全称应该是“平行作用力宇宙”,是一种完全由平行作用力构成的宇宙,和我们的宇宙一样,都是“多元宇宙理论”中的一部分。

随着时间的推移,“平行宇宙”的含义发生了变化,不再单纯的解释为“平行作用力宇宙”,而是变成了所有三维宇宙的总称,科学家认为,平行宇宙可以简单分为四种:

可观测宇宙之外的宇宙,和已知宇宙的物理学常数相同,也是现在宇宙的一部分,只不过人类无法观察。和我们的宇宙拥有相同的物理定律,但是物理学常数的数值不同。量子力学的“多世界诠释”认为,每一个不同的选择就会产生一个不一样的宇宙,这种宇宙可以归属于上面两种宇宙中。物理定律和我们宇宙完全不同的宇宙。这四种宇宙基本可以解释所有平行宇宙的存在,并且可以根据M理论建立出不同宇宙的物理模型。

所有的平行宇宙,就算物理常数或者物理定律和我们的宇宙不同,这些宇宙都是“四维时空”,三维空间加上一个额外维“时间”共同构成了人类可以理解的宇宙,从根本上来说,宇宙仍然属于三维,“时间”的本质是物质运动和能传递,是人类主观塑造的概念,只能算作“额外维”,但是对于所有维度来说时间都是无法缺少的。

三维空间加上时间,是构成人类认知中真实世界的最低标准,并不是唯一标准,一个世界需要两个概念,“时间”和“空间”,如果只有空间没有时间,就代表在一个空间中不存在任何粒子,不存在任何物质的运动和能量的传递,那么这个空间就没有存在的意义,如果只有时间没有空间,就像是我们的宇宙大爆炸之前一样,没有任何的意义。

如果想要困住一个二维的生物,只需要画上一个圆圈,这个生物就没有任何办法从这个圆圈中脱离,同理对于三维生物来说,一个独立的三维球体空间,也可以困住三维生物。

因此科学家认为,三维空间的生物无法理解四维,同时也无法理解更低维度,不论我们怎么去解释或者形容四维空间,都不是绝对正确的,因为我们不能真正理解四维。

人类无法理解四维,自然找不到四维空间的存在,为什么现代理论认为宇宙应该是11个维度呢?

多维空间

“多维空间”通常是指四维或者更多维度组成的空间,因为对于人类来说,三维就是一切的基础,而“时间”本身具备维度的特点,被称为“附加维”,因为时间本身可以贯穿无数的三维空间,如果真的存在其他平行宇宙,那么无数的平行宇宙本身就是一个“4+1”维空间。

高维总是由低维组成的,由点到面,由面到体,给一个物体力,这个物体运动后就产生了四维空间,而无数独立的四维组合,就是更高的维度,我们可以看一下科学家对其他几何维度的猜测(源自百度百科)。

几何学上的多维空间和物理中的多维空间有很大的区别,物理学上的多维空间更加严格和复杂,因为几何学上的维度永远停留在理论,而物理学中的多维可能会成为现实。

关于“十一维宇宙”的概念源自“M理论”,也就是我们常说的“弦理论”, 20世纪初期,量子力学和相对论诞生,让人类的物理学在进一步,但是量子力学和相对论之间存在矛盾,并不能统一宇宙中的四种基本力,为此爱因斯坦在后半生一直寻找“大一统理论”,最终遗憾去世。

而“弦理论”就是如今唯一一个有可能统一四种基本力的理论,在众多科学家的不断完善下,弦理论升级为“超弦理论”和更完善的“M理论”。

“物理的终极理论”

M理论被称为“物理的终极理论”,是五种超弦理论的结合再加上十一维空间的“超引力理论”。

而“M理论”的核心就是“多维空间”,从“广义相对论”来看,时空是相对的,因此可以从三维延伸出其他的维度,而宇宙中的其他维度,都隐藏着最小的量子尺度下,以高度弯曲的状态存在,以人类的科技是无法发现和探索这些维度的。

而弦理论最大的问题就是,如果只存在四维时空的话,弦理论无法成立,必须在11个维度共同存在的情况下,弦理论才是协调完整的,因此完整的M理论建立在多维宇宙的构造下,研究M理论就必须要接受有11个维度存在。

总结

“M理论”中认为,因为宇宙中的其他维度卷曲在量子尺度下,所以人类找不到四维空间的入口,但是想要研究和探索M理论的可能性,就必须接受11维宇宙的存在,因此科学家才认为宇宙存在十一个维度。

为什么科学家找不到四维空间的入口,就敢断言宇宙存在11个维度?

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