人类连四维都没弄明白，为何说宇宙是十一维度的？_风闻

                               人类连四维都没弄明白，为何说宇宙是十一维度的？

                                2024-12-15 16:09:59　来源: 宇宙时空探索 辽宁 

       科学家们对追寻神秘的十一维空间的热情，其根本原因在于寻找终极理论——大统一理论的渴望。

   

       在现代物理学中，量子力学与相对论作为两大支柱，各自主宰着微观世界与宏观世界的法则。尽管微观和宏观的界限模糊，理论上，这两大理论不应该存在任何的矛盾。

       然而，物理学家们在尝试结合量子力学和相对论时遭遇了巨大挑战。尽管已努力了逾百年，这两大理论的统一仍旧遥不可及。

       无疑，任何人如能实现量子力学与相对论的统一，不但将荣获诺贝尔物理学奖，更将获得一份含金量极高的荣誉。这正是科学家们对高维空间理论如此热衷的根源。       我们不妨从爱因斯坦提出的四维时空开始探讨。

 

       爱因斯坦是首位在物理学中引入高维概念的科学家。他将时间纳入第四维，利用黎曼的度规张量，不仅统一了时间与空间，还建立了质量与能量之间的联系。

       在爱因斯坦看来，时空是一个不可分割的整体，讨论空间而忽略时间是毫无意义的。时间作为第四维，与其他三维空间本质上并无二致，都是实在的维度。尽管许多人认为时间维度显得模糊，甚至质疑其存在，实则空间维度同样难以捉摸。

 

       正是通过这额外的第四维，爱因斯坦成功地在看似在三维空间无法融合的元素中找到了统一，比如时间与空间、质量与能量。

       接下来，我们探讨五维理论。

       在广义相对论提出之后，爱因斯坦开始尝试统一电磁力与引力，迈向统一场论之路。但当时的他一筹莫展，不知从何着手。此时，数学家卡鲁扎提出了大胆的五维理论，将相对论与电磁学结合起来。

       卡鲁扎的观念震撼了爱因斯坦，并在克莱因等后继者的发展下，形成了卡鲁扎-克莱因理论，一个涉及高维空间的理论。

   

       该理论控制着引力与电磁力，得益于第五维的存在。

       科学家们察觉到，在较低维度中难以解决的问题，在高维视角下显得更为简洁、优美。高维理论似乎能简化许多复杂的数学与物理过程。

       然而，高维理论存在一个重大缺陷：实验验证困难。这也导致了随着量子力学的兴起，物理学家们一度抛弃了高维理论。

    

       但随着量子力学的深入发展，其局限性逐渐显现。特别是粒子标准模型提出后，虽有效地对微观粒子进行了分类，却始终无法解释引力与引力子、暗物质等现象。

       经过深思熟虑，物理学家们重拾高维理论，既然许多难题在高维视角下能够简化，那么引力子、暗物质等是否能通过高维理论得到解释呢？

       随后，弦理论横空出世，在一个高达26维的理论中统一了量子力学与相对论。

       弦理论进一步发展，形成了超弦理论与M理论。

   

       超弦理论简化了弦理论，引入了粒子的超对称性，将26维降至10维。超弦理论随后分化为5个版本及一个超引力理论。

       在高维理论中，这些额外的维度通常卷曲在普朗克尺度之下，难以直接观察。然而，超弦理论同样因技术限制而难以实验验证，导致一些学者对其持保留态度。

       除超弦理论外，还有M理论。

   

      物理学家在超弦理论基础上增加了一维，统一了五种超弦理论。新增的这一维度既非卷曲在微小空间，也非普通维度，而是一个宏大的维度。

   

       最终，M理论成为弦理论的最终形态，揭示宇宙存在11个维度。这一特殊的维度改变了物质基础，从“弦”转为“膜”，因此M理论又被称为膜理论。我们的宇宙似乎是一个四维超曲面，像一层薄膜，而我们被困其中。

     

       总结来说，通过高维理论的发展历程，我们看到物理学家对高维理论的执着追求，根源于一个信念：大自然的规律本应是简洁而优美的，而高维理论似乎能提供这样一个视角！

       特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。

       Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services. 

      （来源：网易首页 > 网易号 > 正文，见https://www.163.com/dy/article/JJFA5R760552UNJX.html）