宇宙中是否存在高維空間?超弦理論說的十一維宇宙是怎麼回事?

2020-12-05 百家號

目前以有相關理論,在數學上支持高維空間的說法;但是在實際當中,還無法驗證高維空間的存在。

我們一般說的空間是指三維空間,包含了上下、左右和前後三個維度;至於更高的維度,人類是無法感知到的,甚至有沒有高緯度存在,目前都無法下定論。

在經典力學、量子力學和相對論力學體系中,都沒有對空間的維度做限制;也就是說,把這些理論應用在更高的維度中時,理論也是成立的。

而在上世紀末,發展起來的一個非常前沿的理論——超弦理論,就認為我們宇宙由「十維的空間+一維的時間」組成,但是空間的七個維度被蜷曲在普朗克尺度,只有三個維度的空間在宇宙大爆炸時展開了。

關於超弦理論「十一維時空」的說法,是超弦理論的直接推論,超弦理論要求我們宇宙具有十一個維度,否則超弦理論將無法自洽,這是超弦理論與傳統理論最大的不同之處。

以目前的技術條件,還無法對超弦理論進行驗證;但是關於高維空間的猜想,還是有一些物理現象對此有暗示,比如:

(1)現代天文學認為,我們宇宙是有限無邊的,假如這個模型成立,或許就暗示著我們宇宙還存在更高的維度;因為更高維度對我們的三維空間的投影,得到的三維空間就是有限無邊的;

(2)科學家已經證實,量子力學是非定域性的,或許量子力學的這一性質,暗示著我們宇宙存在更高的維度,量子力學的定域性或許能在高緯度下得到全新的解釋;

(3)數學中已經證明的卡拉比猜想,由我國著名數學家丘成桐完成證明;從而證實了六個維度的卡拉比-丘成桐空間在數學上是存在的,或許也暗示著我們宇宙存在這樣高度蜷曲的空間。

當然,以上三點針對高維空間的存在性,只是給出了一些暗示,並沒有真正證明其存在性。

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