<科學>雜誌介紹多維空間的存在

文 / 曲志卓



【明慧網】在普通人對另外空間的存在還或信或疑的時候，大多數物理學家已經逐漸地接受了它。《科學》（Science )雜誌在今年五月第296卷上發表了一篇題為《時空，卷曲的膜和隱藏的維度》的綜述性文章，簡要地介紹了多維空間的概念。

如果有人問，在環視四週時你能看到多少個維度，任何人都會回答“四個: 三個空間維度和一個時間維度。”的確，四個數字就足以描述和確定任何發生在宇宙空間的事物了。但是為什麼是四個呢? 四這個數字來自何處? 在西方科學史上，科學家們都認為這沒有什麼好問的，時空本來就只有四個維度。然而，當八十七年前，愛因斯坦的廣義相對論把四個維度合併在一起，形成了時空這個概念的時候，科學家才意識到時間和空間並不是絕對的，宇宙實際上是有漲落，可延展的，它可以像橡皮球一樣被拉長，壓縮，彎曲，在某些地方空間甚至可以把自己卷曲成諸如黑洞這樣的奇異天體。

文章說，在研究宇宙結構的演變時，科學家們發現，人們沒有任何理由說時空必須是四維的，並且從數學的角度來說，多維的時空更容易被描述。那麼他們為什麼不應該存在呢？實際上，和很多人的直覺相反，許多物理學家已經證明了多維時空的存在不僅是可能的，而且為了保持對時空描述的一致性，它們必須存在。舉例來說，在二十世紀七十年代，為了把相對論和量子力學統一在一起，物理學家們發明了當代物理學中最尖端的超弦理論，在這個理論中，構成我們宇宙的最基本的粒子是一些被稱之為“弦”的極微小的亞原子物體。弦論同時告訴人們，我們生活的這個空間實際上應該至少有十個維度，其他六維緊緊地卷縮在一起，由於其極為微小，人們無法用通常的方法探測到它們。

文章認為，人們之所以感覺不到多維空間的存在，是因為人們的視場（Field of View ) 被限制在一個低維的膜中，而這個低維的膜被鑲嵌在更高維的膜中。這些膜之間一次又一次的激烈碰撞產生了一系列的大爆炸，從而演化出多重宇宙結構來。在此之前，一篇發表在《自然》雜誌2001年6月第411卷的文章也同樣認為，我們這個宇宙只是多維空間的一層膜，多重的宇宙是以多層膜的形式存在於一個多維的超空間中。這些另外的時空可能只有原子大小，也可能無限大，我們可能探測不到它們的存在，但它們卻對我們這個宇宙的物理現象產生深刻的影響。.....

參考資料：
1.http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/296/5572/1417
2.Nature, 2001 June 28 Vol. 411.

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