第五個維度可以很好地解釋怪異的“量子現象”

我們知道宇宙有四個維度，但為什麼只有四個，而不是5個甚至更多呢？

弦理論學家聲稱宇宙有很多維度：0、11、26，但是除了4個維度外，所有維度都捲曲得太小了，我們無法探測到它們。

這不是我想説的。我説的是一個真正的第五維度，它和其他四個維度一樣大，一樣不彎曲。

宇宙可能有第五個維度的想法是在意識到宇宙有四個維度之後產生的。1919年，就在愛因斯坦發表他的廣義相對論四年後，一位名叫卡魯扎的科學家提出了這個想法，並把他的論文寄給了愛因斯坦。卡魯扎必須解釋為什麼第五維度可以在無形的情況下存在。

卡魯扎

畢竟，如果你和我同意在宇宙的任何地方見面，我只需要給你三個數字（如緯度、經度和高度）和時間。我不需要把我們的會面地點定在第五維的某個地方。

卡魯扎對我們為什麼看不見第五維的解釋是一個叫做圓柱度的假設。想法很簡單：我們看不到第五維度，因為在第五維度中一切都是一樣的。它就像一個長方形的麪包。如果你想要的只是一片，在哪裏切都無所謂。總是一樣的。

每個人都認為這不是一個明智的想法，這就是為什麼一個叫克萊因的科學家後來説，不，維度是不一樣的，它只是卷得很小。後來，弦理論學家運用現在被稱為卡魯扎-克萊因理論來描述他們的萬物理論。

但是，假設卡魯扎是對的呢？假設宇宙有第五維，所有東西都是一樣的，但如果不是完全一樣呢？

下面是第五維度的一些含義

基本觀點是宇宙有第五個維度，但我們通常無法探測到這個維度，不是因為所有東西都完全相同，而是因為，當我們測量任何東西時，我們只能感知到一個平均值或隨機值。

如果這是真的，那就意味着量子力學不是隨機的，而是在一個基本上看不見的維度中經典運動的結果。

讓我們看一個類比：想象一個密封的氣體盒子。氣體箱處於平衡狀態，所以它的狀態不隨時間改變。當我們把氣壓計或温度計放進盒子時，它的讀數總是相同的，例如，1大氣壓和20攝氏度。然而，盒子裏所有單獨的氣體分子都在不停地運動。所以它是隨着時間變化的，但我們無法察覺這種變化，因為我們太大了，我們只能測量永不變化的平均值。

在量子力學中也是如此。我們的宇宙不僅在時間上改變，而且在第五維上改變。

不像時間，熵總是增加，在第五維，熵本質上是常數。恆定的熵使運動在那個維度不可見。我可以用下面的例子來説明這一點：

一個思想實驗

假設我們想要建造一個可以測量第五維度變化的時鐘。這隻鍾從不準時地走。相反，它只是被設計用來改變另一個維度，我將稱之為量子維度。

所有時鐘的工作都是基於某一做功的過程，即勢能轉化為動能的過程，例如下落的岩石或水、旋轉的行星、釋放的彈簧或衰變的放射性原子。似乎我們可以通過一些類似的變換來確定量子維數的變化。

在那個維度中引入了一些類似於動能的東西，它是量子物理學中使整個過程有效的必要組成部分。因此，我們可以建立一個基於我們準備的量子場的時鐘，並準備根據它在這種動能形式下的變化來測量。

現在，時鐘依賴於另一個原理，那就是熵增。這是一個更加微妙的問題，但是，為了記錄時間的流逝，我們至少需要知道兩個時間點，一個過去的時間點，一個現在的時間點。為了做到這一點，時鐘必須做有用的工作，這需要某種能量流和熵的增加。這提供了時鐘的方向性，用來區分過去和現在。沒有它，所有的瞬間，過去和未來，本質上是一樣的。

這就是時鐘在量子維度上不工作的原因。在任何一個給定的點上，去掉一個滴答的可能性和加上一個滴答的可能性是一樣的，所以你最終得到的滴答的數量將是隨機的，平均來説，是零。

另一種考慮第五維度的方法是，它像時間一樣運動，因為我們在它上面移動（不像空間，我們可以通過加速自由移動），但它沒有箭頭，不像時間。時間之箭讓我們得以感知它。沒有箭頭，沒有過去，沒有未來，只有現在。

解決這個問題的一種方法可能是一起觀察我們在量子維度和時間中的流動，並創造一個在時間中改變的混合時鐘。我們能區分量子維度和時間的變化嗎?也許如此。

布朗運動是一個很好的類比

目前，我們意識到這個維度的唯一方式是在量子測量中，感知到總是在那個維度中發生的個體波動。這些不是平均值，而是對隨機性的測量。

這有點像觀察布朗運動，觀察氣體和液體中微小物體的振動。布朗運動通常是我們看不見的，除非我們在顯微鏡下看非常小的物體。然後，它通過振動變得可見，比如，花粉不斷受到周圍液體分子的轟擊。

因此，通過觀察量子效應的行為，如單個粒子的光或電子，我們可以意識到這個維度，但我們不能直接通過它感知我們的流動。

你可以用布朗運動做一種時鐘。簡單地把一塊花粉放在一個點上，然後記錄你把它放在哪裏。隨着時間的推移，它會遵循所謂的隨機運動。平均而言，它所移動的距離與所經過時間的平方根成正比。當液體處於平衡狀態時，你可以觀察並記錄它。我們能在量子力學中做同樣的事情嗎?

透過第五維的透鏡，量子物理學不再神秘或怪異。量子物理的所有奇怪的效應，比如它可以是多個物體，然後在被觀察時突然變成一個物體，以及它的非局域性質，都可以被解釋為第五維的經典運動。

因此，卡魯扎可能一直是對的，但在他沒有把他的發現與量子物理學聯繫起來這一點上是錯的。相反，他的理論是經典極限的量子版本的理論。

更多支持卡魯扎理論的理由。

有更多的理由去支持卡魯扎的想法，因為，如果將第五維與愛因斯坦的時空廣義相對論結合起來，就會得到一個理論，其中五個維的廣義相對論等於四個維和電磁的廣義相對論，這意味着説電磁是第五維的引力。

如果你像卡魯扎那樣做一個嚴格的圓柱度假設，你就得到了這兩個力，但是，如果你稍微放寬它，你也可以證明物質本身只是在第五維時空曲率的變化。這意味着沒有實際的物質，只有時空幾何。

保羅·韋森是這個想法的主要支持者，直到他去世。基本的想法是，如果我們假設是五維，我們不需要物質。我們只需要真空中的愛因斯坦理論。(這個理論並不能解釋很多量子現象，比如測量力，所以它是不完整的。)

韋森的方法是嚴格的經典，而我的是一個完全的量子理論(儘管不是萬能理論)。因此，它解釋了第五維不僅是電磁和物質，而且是量子物理和所有我們在那個理論中觀察到的奇怪現象。

我們怎麼確定呢？

第五個維度是真的還是假的，取決於我們在觀察它的時候是否能脱離標準理論。例如，其中一個區別可能是，觀察過程的不同表現取決於它們是在一個維度中流動還是實際上是隨機的。這種思想叫做遍歷性。

遍歷性是一個很有趣的術語，它指的是在一段時間內平均一個物理過程和在其構型空間上平均一個物理過程的等價性，比如説，一盒氣體中的一組分子的所有可能排列的空間。一盒分子可以説是遍歷的，因為在無限長的時間內，每種可能的構型都會達到。

如果一個系統的構型在無限長的時間內都無法達到，我們就説它是非遍歷的。如果量子理論是一個五維的流，那麼任何非遍歷量子系統都將不同於標準量子理論，因為標準量子理論是基於一個配置空間的平均。

另一種可能是，即使所有的物質和力都是遍歷的，有些可能沒有所謂的熱力學極限，也就是説，他們的標準量子理論根本不存在。這可能是重力的情況。在這種情況下，引力理論可能存在，而它的標準量子理論則不存在。斯蒂芬·霍金在他的黑洞熱力學理論中遇到了這個問題。黑洞的熱力學極限在標準統計理論中不存在，但它確實以時間流的形式存在。

在任何情況下，如果我們在第五維度運動但沒有意識到它，這並不一定意味着我們不能通過它影響我們的運動。例如，愛因斯坦證明，我們可以通過加速或靠近強引力物體（如中子星或黑洞）來改變我們的運動。我們可能無法及時做出180度大轉彎，但我們可以在一定程度上影響它。這第五個維度可能是相似的，在這種情況下，發現它並學習如何操作它可以打開一個科學和工程的廣泛的可能性，這是四維根本不能提供的。