多维空间是什么意思,我们宇宙到底有多少个维度?

多维空间只是一种科学设想,目前还没有可靠的证据,能证明多维空间的存在。

二十世纪以前的物理学,描述世界由三维空间和一维时间组成,空间维度和时间维度完全独立,既所谓的绝对空间和绝对时间。

多维空间是什么意思,我们宇宙到底有多少个维度?

进入二十世纪后,狭义相对论把空间和时间统一起来,称为四维时空,时间和空间再也不是独立的事物,而是在某些情况下,时间维度和空间维度可以被压缩或者拉长,甚至相互转化。

随着科学理论的发展,科学家开始思考,在四维时空之外,是否还存在更高的维度,由于时间维度和空间维度存在本质区别,所以一般情况下我们称多维空间,而不是多维时空。在很多小说和影视作品中,也引用多维空间的概念。

多维空间是什么意思,我们宇宙到底有多少个维度?

多维空间的模型,在数学上进行描述相对容易,最简单的就是增加维度变量,但是要引用到物理概念上却很难;比如著名卡拉比—丘成桐空间,就是数学家丘成桐从数学上证明存在的六维空间。

卡拉比—丘成桐空间是蜷缩的高维空间,物理上预言,该空间存在于普朗克尺度,所以当前物理手段无法探测该空间的存在;不过该六维空间在三维空间中的投影,可以用计算机模拟出来,如下图所示:

多维空间是什么意思,我们宇宙到底有多少个维度?

其投影就如攥成一团的纸团,实际的卡拉比—丘成桐空间要复杂很多,如果一个三维人进入六维的卡拉比—丘成桐空间中,那么他能从各个方向看到自己的样子,甚至还能看到自己的后脑勺。

一些相对前沿的物理理论,比如超弦理论,就提出宇宙由十维空间加一维时间组成,在138亿年前的宇宙大爆炸中,有七个维度的空间蜷缩在普朗克尺度,只有三个维度的空间被展开。

多维空间是什么意思,我们宇宙到底有多少个维度?

这一设想非常新颖,因为以往的任何科学理论,包括经典力学、量子力学和相对论,都没有对宇宙的维度做出限制,比如相对论和量子力学,可以很容易推广到任何更高的维度。

而在超弦理论中,要求宇宙至少有十一个维度,如果少于十一维度,超弦理论的数学结构就会不完备,这是非常有意思的事。

多维空间是什么意思,我们宇宙到底有多少个维度?

关于高维空间的相关理论,还有膜理论、平行宇宙理论等等,都对其有不同的解释,不过目前还没有任何科学证据,能证明高维空间的存在。

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