科學家找不到四維空間的入口,宇宙中的11個維度又是怎麼來的?

在宇宙之外是否存在其他的宇宙或者是更高的維度?科學家認為,我們的三維宇宙之外,還存在更多的維度,宇宙可能由11個維度共同組成。

為什麼科學家找不到四維宇宙的入口,就敢斷定宇宙存在11個維度呢?為什麼不是更多或者更少的維度,或者乾脆不存在其他維度呢?

今天就來一起思考一下這個問題,宇宙究竟存在多少個維度?

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平行宇宙和多維宇宙

“平行宇宙”是科幻電影中經常被用到的題材,但是在物理學中,對於平行宇宙的定義其實和電影有很大的差距,平行宇宙的全稱應該是“平行作用力宇宙”,是一種完全由平行作用力構成的宇宙,和我們的宇宙一樣,都是“多元宇宙理論”中的一部分。

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隨著時間的推移,“平行宇宙”的含義發生了變化,不再單純的解釋為“平行作用力宇宙”,而是變成了所有三維宇宙的總稱,科學家認為,平行宇宙可以簡單分為四種:

可觀測宇宙之外的宇宙,和已知宇宙的物理學常數相同,也是現在宇宙的一部分,只不過人類無法觀察。和我們的宇宙擁有相同的物理定律,但是物理學常數的數值不同。量子力學的“多世界詮釋”認為,每一個不同的選擇就會產生一個不一樣的宇宙,這種宇宙可以歸屬於上面兩種宇宙中。物理定律和我們宇宙完全不同的宇宙。這四種宇宙基本可以解釋所有平行宇宙的存在,並且可以根據M理論建立出不同宇宙的物理模型。

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所有的平行宇宙,就算物理常數或者物理定律和我們的宇宙不同,這些宇宙都是“四維時空”,三維空間加上一個額外維“時間”共同構成了人類可以理解的宇宙,從根本上來說,宇宙仍然屬於三維,“時間”的本質是物質運動和能傳遞,是人類主觀塑造的概念,只能算作“額外維”,但是對於所有維度來說時間都是無法缺少的。

三維空間加上時間,是構成人類認知中真實世界的最低標準,並不是唯一標準,一個世界需要兩個概念,“時間”和“空間”,如果只有空間沒有時間,就代表在一個空間中不存在任何粒子,不存在任何物質的運動和能量的傳遞,那麼這個空間就沒有存在的意義,如果只有時間沒有空間,就像是我們的宇宙大爆炸之前一樣,沒有任何的意義。

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如果想要困住一個二維的生物,只需要畫上一個圓圈,這個生物就沒有任何辦法從這個圓圈中脫離,同理對於三維生物來說,一個獨立的三維球體空間,也可以困住三維生物。

因此科學家認為,三維空間的生物無法理解四維,同時也無法理解更低維度,不論我們怎麼去解釋或者形容四維空間,都不是絕對正確的,因為我們不能真正理解四維。

人類無法理解四維,自然找不到四維空間的存在,為什麼現代理論認為宇宙應該是11個維度呢?

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多維空間

“多維空間”通常是指四維或者更多維度組成的空間,因為對於人類來說,三維就是一切的基礎,而“時間”本身具備維度的特點,被稱為“附加維”,因為時間本身可以貫穿無數的三維空間,如果真的存在其他平行宇宙,那麼無數的平行宇宙本身就是一個“4+1”維空間。

高維總是由低維組成的,由點到面,由面到體,給一個物體力,這個物體運動後就產生了四維空間,而無數獨立的四維組合,就是更高的維度,我們可以看一下科學家對其他幾何維度的猜測(源自百度百科)。

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幾何學上的多維空間和物理中的多維空間有很大的區別,物理學上的多維空間更加嚴格和複雜,因為幾何學上的維度永遠停留在理論,而物理學中的多維可能會成為現實。

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關於“十一維宇宙”的概念源自“M理論”,也就是我們常說的“弦理論”, 20世紀初期,量子力學和相對論誕生,讓人類的物理學在進一步,但是量子力學和相對論之間存在矛盾,並不能統一宇宙中的四種基本力,為此愛因斯坦在後半生一直尋找“大一統理論”,最終遺憾去世。

而“弦理論”就是如今唯一一個有可能統一四種基本力的理論,在眾多科學家的不斷完善下,弦理論升級為“超弦理論”和更完善的“M理論”。

“物理的終極理論”

M理論被稱為“物理的終極理論”,是五種超弦理論的結合再加上十一維空間的“超引力理論”。

而“M理論”的核心就是“多維空間”,從“廣義相對論”來看,時空是相對的,因此可以從三維延伸出其他的維度,而宇宙中的其他維度,都隱藏著最小的量子尺度下,以高度彎曲的狀態存在,以人類的科技是無法發現和探索這些維度的。

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而弦理論最大的問題就是,如果只存在四維時空的話,弦理論無法成立,必須在11個維度共同存在的情況下,弦理論才是協調完整的,因此完整的M理論建立在多維宇宙的構造下,研究M理論就必須要接受有11個維度存在。

總結

“M理論”中認為,因為宇宙中的其他維度捲曲在量子尺度下,所以人類找不到四維空間的入口,但是想要研究和探索M理論的可能性,就必須接受11維宇宙的存在,因此科學家才認為宇宙存在十一個維度。

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