天文新發現：一沙一世界，一奈米一宇宙

文 / 威宇



【正見網2005年09月08日】在我們所熟知的四維時空（三維空間維度加時間維度）之外，是否還有可能有其它的維度存在？最新的「自然」雜誌新聞給了我們宇宙至少是六度空間的新證據。

牛津大學（University of Oxford, UK）的Joseph Silk教授與該論文合撰者利用觀察黑暗物質（dark matter）的奇特行為推測出宇宙至少有六個維度。黑暗物質是無法直接觀測的，不過，藉由觀察黑暗物質所造成的重力場，牽引那些可見的星球與星系，仍可間接的證明他們的存在。

經由目前的天文觀測，我們已知黑暗物質至少佔了宇宙的85%，而這些物質是由目前仍然未知的基本粒子所組成。

許多人會問：「在連接量子物理及相對論的弦論中提到了高維度空間的可能。不過，為什麼我們沒有辦法感受到其它維度的存在呢？科學家認為，因為這些維度『被捲起來了』，它們被捲的非常緊，卷的非常的微小，以致於我們沒辦法看到，也沒有辦法進入。」

物理學家們懷疑我們受阻於肉眼及儀器的觀察極限，無法以一個完整的視野來看整個真實的宇宙。他們認為我們所處的四維時空（三維空間加上一維時間）事實上是一個更高維度宇宙中的子空間（subspace），以致於我們眼睛所看到的視野，就像古代相信地球是平的一樣侷限。

物理學家一直努力想要理解自然的基本力，但無法適當的整合這些基本力，因而假設了多維空間的存在，多維時空是弦論（string theory）中的假設，弦論是目前描述物質的基本結構與作用的最佳理論。弦論導因於物理學家企圖整合愛因斯坦的廣義相對論與量子理論。

捲曲起來的維度不會影響電磁力與強弱作用力等其它基本力，而相對論告訴我們重力源自於時空本身的性質，所以如果其它維度沒有被捲在四維時空中的話，重力將會表現出另一番不同的面貌，而不會如今日測到的數據。

Joseph Silk教授觀察到黑暗物質對於小型星系與大型星系團的影響不同，他認為由於多個維度的重力牽引可以解釋黑暗物質於不同星系環境的相異表現。Silk教授的研究小組認為，此種對黑暗物質的天文觀測結果，首次提供了額外維度存在的有利證據。

至於這一個六度空間的宇宙有多大？Silk教授經由計算發現：直徑僅有一奈米！在佛經中，有所謂的「一沙一世界，一葉一菩提」之說，由此觀之，此話真是不假。

資料來源：
Philip Ball, Dark matter highlights extra dimensions. nature@news. Published
online: 2 September 2005; doi:10.1038. Also available on:
www.nature.com/news/2005/050829/full/050829-18.html