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我们生活在多达10维度空间里,它可以轻松穿越其他额外维度

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为什么引力这么弱?为什么一个小磁铁就能将某些东西推向或者推离整个地球?有个想法能解释这一点,但在那之前,我们需要先探索一下更基础的问题。

如今最流行的量子引力理论将所有的基本粒子描述为振动的能量之弦,此理论构建于卷曲的9维或10维空间,而非我们日常生活经历的3维度空间,但什么是维度呢?

线是我们熟悉的几何图形,可以完全由其长度刻画,它是一维物体,可以想象,高维物体可以通过低一维的物体沿着垂直的方向运动而得到,你可以想象将一个点移动而得到线,接下来考虑面,我们也非常熟悉,既有长度又有宽度,需要两次测量才能确定它,因此它是二维物体。

与由点产生线类似,我们可通过将线沿着不同于长度的方向而得到面,立体也是我们日常生活中很熟悉的,它有长度宽度高度,需要三次测量才能描述它,它是三维物体。与由线产生面类似,可通过将正方形沿着长度之外的方向运动而得到正方体,圆柱,立方体和球都是三维物体。

现在到了很难的部分了,更高维的物体可以将立方体沿着长宽高之外的方向运动得到,在数学上这很容易,但我们却几乎无法想象出来,怎样才能探测到这些额外维度呢?

我们可以从明亮的光作球壳状扩散开始,任何一点光的亮度随着到光源距离的平方反比下降,因为光所触达的面积随着到光源距离的平方而增长,但这只在3维空间中成立。

在4维空间里,光会随着距离的三次方反比而变弱,在5维空间中,光会变得更弱,与距离的4次方成反比,而在10维空间中,光按照与距离的9次方成反比而变弱。

现在回到弦,如果这个膜代表了我们所生活的三维空间,那么夸克或电子之类的粒子其实是两端永远束缚在膜上的弦,它们或许看起来是这样。但引力的媒介子:引力子,是闭合的弦,它的两端并不束缚于我们的三维空间,所以引力子在其他维度中也可以自由传播,就像在我们的三维空间中。

这或许可以解释为什么引力如此之弱,因为我们只是感受到了引力的很小一部分,大部分引力都泄露到其他维度了。那么其他维度藏在哪里呢?

一种(并非唯一的可能)是,它们无处不在,但是却不可思议的微小。如果你从足够远处看一根电线或弦,它看上去是条线,一维的图形。但是如果你靠的更近些,或许你比电线的厚度还要小,你会很容易看到它有其他的维度。

事实上在最微小的尺度上,空间在每一个点都有额外维度,如果我们足够小,它看起来或许是这样的,这就是著名的“卡丘空间”,丘是指出生在中国香港的华人数学家丘成桐。

欧洲核子中心的LHC之类的加速器可以将极高能量的质子和反质子相撞击,这个能量或许高到可以产生引力子,如果真产生了,我们或许就能在则会受限的三维空间中看到它们形成,然后快速前无声息地逃逸到隐藏的额外维度!

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