宇宙的本質是什麼?科學家一直在尋找這個問題的答案,不同的理論模型可以得到不同的答案,但是現在的大部分宇宙模型都存在一定的缺陷,不能完美的解釋整個宇宙。
對於人類來說,四維是構成這個宇宙的最低維度,愛因斯坦的相對論認為時間和空間不可分割,它們共同構成了「四維時空」,也就是我們生活的宇宙,長寬高組成的空間概念再加上一條時間軸共同構成了我們的宇宙。
「M理論」認為我們的宇宙之外還存在其他維度,M理論結合了五種超弦理論和11個不同的維度,為什麼科學家找不到四維空間的入口,就可以確定宇宙總共存在11個維度呢?
首先我們需要搞清楚「四維時空」和「四維空間」的區別,我們生活的宇宙就是一個「四維時空」,在三維空間的基礎上加上了一個「時間維」,這個時間維我們可以進行簡單理解,但是無法對它造成任何影響。
而四維空間是人類無法理解的,因為人類只能理解三個空間維度,比如,一隻螞蟻在搬運食物,我們用鑷子把螞蟻的食物拿走,對於螞蟻來說,這塊食物去了哪裡?因為螞蟻只能理解二維空間,對於它來說這塊食物就等於「憑空消失」了,人類想要理解四維空間,就和這個螞蟻去思考食物為什麼憑空消失一樣,是一件無法辦到的事情。
時間的本質是描述物體運動速度的快慢,並不是一種標準的歐幾裡得空間維度,因此我們雖然生活在四維時空中,本質上還是三維空間的生物,無法理解其他維度中的一切,就算人類進入到其他維度,也只能存在於其他維度的三維空間中。
就像是一個影子一樣,雖然存在於三維空間中,卻只能以二維的形態存在,隨著三維空間的變化被拉伸延長。如果我們進入更高的維度空間中,並不會變得無所不能,反而下場會十分悽慘。
既然人類無法理解其他維度空間,為什麼科學家認為宇宙中存在其他維度呢?我們在未來又應該如何尋找這些高維空間呢?
我們都知道,現代物理學的基礎理論「相對論」和「量子力學」之間存在矛盾,嚴格意義上來說,人類目前的物理理論並不是完全正確的,因此科學家想要尋找到一個「大一統」理論,在這樣的背景下,「弦理論」應運而生。
隨著時間的推移,弦理論被眾多科學家逐漸完善,後續又出現了「超弦理論」以及「M理論」,M理論中描述的宇宙就是11維的,可以說M理論最核心的內容就是「多維空間」。M理論極度依賴幾何學。
在我們的概念中,宇宙就是一個幾何形狀的空間,但是在這些理論中,我們的宇宙其實只是其他維度之間的一層「膜」,這個觀點也可以證明為什麼天文學中觀測到的宇宙是絕對平坦的,在我們的宇宙之外存在很多層膜,膜和膜的膨脹導致了四種基本粒子的產生,宇宙大爆炸的原因也是因為膜與膜之間的碰撞。
科學家之所以提出這些更高的維度,是為了得到一個大一統理論,用來解釋宇宙的本質和一切問題的答案,在這個理論中為了解釋一切,11維的超引力理論是必須的基礎,在這個基礎下我們才可以去解釋一切物質的本質。
想要M理論成立,那麼宇宙中就必須存在其他維度,我們之所以找不到這些維度是因為這些維度足夠小,並且極度彎曲,小到了我們完全無法發現這些維度,但是它們真實的存在於我們的宇宙中。
即使我們找不到四維空間,我們仍然可以確認11維宇宙的存在,因為想要完善M理論,多維空間是一切的基礎,宇宙中存在很多我們無法解釋的現象,M理論是目前最有希望解釋一切的理論,但是M理論對於整個宇宙來說還十分片面,人類想要研究出整個宇宙的本質還要需要更多的努力。
我們可以很簡單地用公式推導出其他維度空間,但是我們很難想像其他維度是以什麼形態存在的。也有很多人不認可弦理論的觀點,認為宇宙的本質並不是多維的。
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