99%的人都不理解:超弦理論與平行宇宙是什麼

2021-02-18 宇宙大探索

    99%的人都不理解:超弦理論與平行宇宙是什麼?在我們普通人的認知當中,事物一般都是三維立體的,加上時間的概念,構成了我們所熟知的四維宇宙,但是無論是牛頓還是愛因斯坦,都提出了宇宙可能存在多維空間,平行宇宙當中,10維空間也是可能存在的,那麼這樣的超弦理論和平行宇宙,到底是怎麼回事呢?

  

    量子力學中波和粒子被認為是同一現象的兩個不同表現,弦理論認為每一種振動模式都對應著一種粒子,特定弦的振動頻率決定了粒子的能量和質量,一根弦的不同振動模式可以形成我們現在所熟知的基本粒子。 比如,根據弦理論,粒子被看作是長度為普朗克尺度一維弦,在引入費米子的座標後,科學家提出了超弦理論。

  

    超弦理論暗示的平行宇宙時空必須擁有十個維度,時空中也存在超對稱現象,但沒有真空穩定態的問題,超弦理論的形成意味著此類平行宇宙並非由粒子和場構成的時空,宇宙不僅是四維時空,而是多維的。10維超弦理論避免了量子力學與廣義相對論合併時遇到的重整化問題,還在一定程度上連接了強力、弱力、電磁力以及引力四種基本力。

  

    我們所處的時空是4維的,三維時空加上一維的時間。需要指出的是,我們熟知的牛頓力學、廣義相對論、電動力學還有量子場論等都可以存在於高維時空,不但可以在四維時空中進行完好地表達,也滿足四維以上的時空,沒有跡象表示這些理論不適合高維時空。

    上個世紀90年代中期,南加州大學超弦會議上,物理學家威頓等公布了有關超弦的研究成果,涉及對偶性與不同超對稱理論,科學家發現可以用不同的維數膜來研究對偶性,超弦理論下的10維時空透過強耦合極限可以形成11維的時空,由此誕生了M理論。10維時空中一根弦圍繞在第11維度的膜上,由此M理論擁有了一個強大的膜空間,統一了五種超弦理論和11維超引力理論。

  

    M理論的發展成熟意味著我們的宇宙建立高維時空中,完全顛覆了我們對宇宙是四維時空的概念,同時由M理論構造出的平行宇宙存在於一個膜的世界中。科學家發現時空是10維的,減去我們看見的3維時空還有7個維度,這些額外的空間必須進行緊緻化處理,將其捲曲成普朗克尺度,因此我們看不到這樣的維度,加上1維的時間,正是我們現在看到的時空。             

  

    M理論向我們展示了一個神奇的膜宇宙,不僅時空的多維的,膜結構也可以是多維的,我們的宇宙狠可能是由多層膜構成的高維超空間,透過無數次的捲曲形成3-膜空間,看似非常遙遠的系外行星,在多層空間中可能僅距離我們數毫米。M理論為平行宇宙理論的發展提供了潛在機會,該理論的提出不僅使得我們所處的宇宙呈現鬼魅般神秘,由此構造出的平行宇宙可能也擁有類似的時空。

 

    科學家發現時空是10維的,減去我們看見的3維時空還有7個維度,這些額外的空間必須進行緊緻化處理,將其捲曲成普朗克尺度,因此我們看不到這樣的維度,加上1維的時間,正是我們現在看到的時空。M理論向我們展示了一個神奇的膜宇宙,不僅時空的多維的,膜結構也可以是多維的。

  

    我們的宇宙狠可能是由多層膜構成的高維超空間,透過無數次的捲曲形成3-膜空間,看似非常遙遠的系外行星,在多層空間中可能僅距離我們數毫米。M理論為平行宇宙理論的發展提供了潛在機會,該理論的提出不僅使得我們所處的宇宙呈現鬼魅般神秘,由此構造出的平行宇宙可能也擁有類似的時空。

    人們從直觀上觀察到空間三維(或三度)和一維時間,相對論稱為「四維時空」(或四維空間)。對於超四維空間人們一直是處於支持和反對的態度。有人認為宏觀世界空間是三維的;微觀世界空間是三維空心球體,也可稱微觀世界空間是三維的,時間是四維的,空間總計十維。

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