為何要說宇宙有11個維度?除了已知4個以外,其他的在哪?

宇宙 物理 魅力科學君 2019-07-09

我們先來搞清楚這個11維的概念,它指的是,10維空間再加上時間這個單獨的維度。順便再科普一下,我們平常所聽到“時空”和“空間”是兩個不同的概念,比如說“4維時空”指的是3維空間再加上時間。那麼為什麼要說宇宙有11個維度呢?今天我們就來講一下。

為何要說宇宙有11個維度?除了已知4個以外,其他的在哪?

只需要用一個理論就解釋所有的物理現象,這是物理學追求的終極目標。而弦理論最迷人的地方,就是它很可能會成為這樣一個理論,簡單的說,弦理論就是講的宇宙萬物都是由非常小的“弦”構成,通過不同的振動以及運動,“弦”就可以產生各種基本粒子。通過這種理論,就可以將相對論、量子力學以及四大基本力等全部統一起來。

為何要說宇宙有11個維度?除了已知4個以外,其他的在哪?

然而當弦理論提出來的時候卻遇到了尷尬,在實際操作的時候,這個看去很完美的理論卻錯漏百出。這是怎麼回事呢?為了解決這個問題,科學家們對其進行了改進,那就是增加維度。

舉個不恰當的例子來說明,假設有兩個長方體的鐵塊,它們長和寬都是相同的,區別是一個高10釐米,一個高50釐米。如果在二維世界中如果有人在觀測這兩個鐵塊,他就會發現一個問題,這兩個由同種物質構成的二維物體,它們的長和寬都是相等的,但是偏偏這兩個物體產生的引力卻完全不同。

由於沒有第三個維度的認識,這個人不管怎樣計算都是錯誤的,但是在三維世界中這個問題就非常好解釋,這就是增加維度的好處。

但是增加了一個維度可以讓這種情況有所好轉,但是遠遠不能達到完美的境界,這個好辦,那就繼續再增加一個維度。如果還不行呢?那就再加!就這樣一直增加到26個維度弦理論才能夠自冶!

好傢伙,一下子就有了26個維度,這也太離譜了吧?其實科學家們也是這麼覺得的,在後來的日子裡他們在弦理論中加入了超對稱性,將26個維度降成了10個維度,這就是超弦理論。

為何要說宇宙有11個維度?除了已知4個以外,其他的在哪?

現在問題來了,我們是生活在3維空間裡的,再加上時間一共有4個維度,那麼多出來的這6個維度在哪呢?下面舉例說明。

現在有一根吸管,當你離得比較遠的時候,你看到它是一條線,你靠近一點就可以看到它是一個圓柱體,再仔細看,你發現這個圓柱體還分了裡面和外面,如果你將這根吸管放大很多倍來看,你還可以發現它看似光滑的表面其實是凹凸不平的。

根據這個思路,科學家們認為,這6個維度應該是存在於非常非常小的尺度下的,以至於我們根本接觸不到。

為何要說宇宙有11個維度?除了已知4個以外,其他的在哪?

建立超弦理論以後,又一個難題擺在科學家們的面前,那就是在這10個維度的前提下,居然可以推導出5種不一樣的超弦理論。這5種超弦理論分開來看看各自都沒有問題,但是湊在一起就不對勁了。

怎麼辦呢?糾結了很久之後,為了解決這個問題,科學家們又增加了一個維度……這就是M理論。這個新增的維度就厲害了,它將除時間以外的所有維度全部包含在內!

為何要說宇宙有11個維度?除了已知4個以外,其他的在哪?

根據M理論的說法,我們所處的宇宙在這個新增加的維度空間中,就是一層“膜”,而在這個維度空間中,還存在著其他的“膜”!宇宙有11個維度這種說法,也就是因此而來的。

綜上所述,這些都是科學家們為了理論能夠自冶而假設出來的,只有這樣才行得通。而事實到底是不是這樣,還需要時間來驗證。

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