超弦時空

目前,有一種新的理論認為,在亞原子的世界裡,也就是在極度小的超微空間中的基本粒子不在是現實中能夠觀察到的粒子,所謂基本粒子的存在只是一種微小振動的弦在微觀世界的表現,這就向我們現實生活中看到的弦樂器中的一根普通的弦,它能奏出多種美妙的音樂。而在超微觀世界中,正是有許多我們用現代任何儀器都無法觀察到的弦的振動,形成一個豐富多彩的微觀基本粒子大家庭。超弦理論認為世界是多維的,我們現在是生活在三維空間,或加上時間軸的四維時空中,而按其理論推導,應當還存在六維甚至是十維時空,讓人不解的是,按照這種多維時空理論,通過數學的方法不難推導出愛因斯坦的狹義和廣義相對論,相對論理論不再是天才的愛因斯坦的假想為基礎建立起來的理論,而是通過嚴謹的數學理論推導出來的結論。在建立弦理論基礎的多維時空理論下,把宇宙中的四種基本的力(強相互作用、弱相互作用、電磁力和萬有引力)得到了統一,困惑物理學界多年的大統一理論在這個多維的逾時空理論基礎上得到了完美的解決。超弦理論和多維時空理論雖然完美和令人著迷,由於需要巨大的人類近幾個世紀都不可能獲得的能量(1028電子伏,是我們現在加速器可獲得最大能量的1015倍),因此,這種理論屬人類似乎永遠難以通過實驗來驗證的理論。這一理論能否長期存在下去也許就只有上帝才知道。說到多維時空,我們不得不從一維世界講起,這裡我們假如存在一個“直線國”,那裡生活的人,他們每個人都生活在直線這樣的一維時空里,他們只能生活在直線上,在他們的國度里根本沒有平面這個概念,假如有一天,有一個直線國的人突然離開了直線,於是在他們的國度里就很難理解,這個人為什麼會突然消失,這對直線這個一維空間的人是不能理解的,這就是一維世界。二維世界應當只是一個平面,假如有這樣一個“平面國”,那生活在這個國度的人只有平面的概念,對他們我們完全可以畫地為牢,只要你用筆畫一個圈,他們就永遠無法離開這個圈,因為在他們的世界裡,根本就沒有向上這個概念,假如有一個球經過他們的世界,那他們也只能看到一個從小到大,又從大到小的圓,最後,變成一個點後消失,至於球從那裡來,最後消失到什地方,那對他們來說是不可想像的。三維世界就是我們現在生活的世界,在這個世界裡人們認為空間是絕對的,對於他們來說,四維是不可想像的,也是不存在的,這就向前面說過的牛頓絕對時空觀,他把時間和空間割裂開來,認為空間是絕對的,時間是均勻流淌和永恆不變的。愛因斯坦打破了牛頓的絕對時空觀,建立了空間,時間組成的四維時空,他認為時間和空間都是相對的。那么,存不存在五維時空呢?從數學的角度,早在十九世紀五十年代,德國數學家黎曼超越了歐幾里幾何學,提出了四維空間的概念,創造性的提出了一個全新的被後人稱之為黎曼幾何學,為統一物理學所有定律做好了理論準備。二十世紀,多維理論又一次成為科學界的熱門話題,有科學家重新提出了多維時空的理念,並進行了有效的計算,值得一提的是愛因斯坦的相對論中美妙的質能方程,就是通過數學的早期弦理論推導出來的,這不得不讓人感到大自然之奇妙。

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