质子展开,《三体》中的11维时空,物理学界已有理论基础

艾牛科普君 2023-02-19 00:06:52

《三体》系列是刘慈欣最著名的科幻小说,书中三体人将质子从11维展开至2维,获得了一个面积超大的面,并在上面刻蚀电路,然后又将其折叠至11维,将几颗普通的质子改造成了微型超级人工智能“智子”,然后发射了几颗到地球上,从而在微观高维度层面对人类进行监视以及限制人类基础科学的发展。

那刘慈欣为什么会提出11维这个概念呢?这个概念在现实世界中有理论基础吗?

科学家现在已经在自然界中发现了61种基本粒子,质子、中子等强子及原子都是由这些基本粒子构成的。粒子物理学家一直想知道这些基本粒子是否还存在更基础的结构?M理论认为基本粒子的最基础结构是一根弦,一根处于11维时空中的开弦或闭弦,弦的不同振动模式和运动就产生出各种不同的基本粒子。

《三体》第一部连载于2006年,从原著的创作时间,不难想到,书中11维质子的灵感来自上世纪末诞生的M理论。

M理论是弦理论的进阶版本。弦理论于上世纪六十年代被提出,该理论是为了解释强子之间由强相互作用导致的散射振幅。散射振幅是任何基本粒子理论中最基本的物理可观测量之一。

不过弦理论并不完善,有4个明显缺点:

1,理论只适用于玻色子;

2,理论需要一个26维时空;

3,理论中存在速度超越光速的粒子“快子”;

3,理论中存在除光子外的静止质量为零的粒子。

在弦理论被提出不久后,上世纪70年代量子色动力学的出现完美解释了粒子之间的强相互作用,使弦理论的研究陷入沉寂。经过不断完善,最终发展出了粒子物理标准模型,统一了除引力外的其他三种相互作用。

不过那时理论物理学界仍有一些人还在坚持研究弦理论,期间物理学家通过超对称理论将费米子包括进了弦理论,否定了快子的存在,将时空维度降到了10维,并认为此前理论中提到的零质量粒子是传递引力相互作用的引力子,解决了早期弦理论的不足,最终在上世纪80年代促成了弦理论的第一次革命。

在这之后,弦理论转变为致力于统一宇宙中四大基本相互作用力“强力、弱力、电磁力、引力”的超弦理论。已故知名理论物理学家霍金曾认为,超弦理论是最有希望的大统一理论候选者。

超弦理论共发展出五种自洽的理论,后来物理学家证明这五种理论是等价的,或者说是对偶的,就是两个或多个表面上完全不同的理论能得出完全相同的物理结果。这最终促成了弦理论的第二次革命。

上世纪90年代,美籍犹太裔物理学家、菲尔兹奖得主爱德华·威滕在超弦理论的基础之上提出了M理论(或者叫膜理论),M理论引入了11维的超引力理论,给出了各种紧致化下不同超弦理论的对偶,证明了不同的超弦理论只是M理论在不同极限下的表现。

我们所身处的空间从感知上来看是三维的,加上时间维度,最终构成了四维时空。如果这个世界是11维的,那其他维度在哪里呢?M理论认为,其它额外维度都蜷缩在普朗克尺度下的卡拉比-丘流形中。

流形是微分几何研究的概念,卡拉比-丘流形由卡拉比于1957年提出,最终由美籍华裔数学家丘成桐于1977年证明。

数学是物理学家认识世界的重要工具,M理论虽然在数学上非常完美,但它目前完全不具备实验验证的条件,因为普朗克尺度实在太小,比如一个普朗克长度为1.6×10^-33cm,比夸克的尺度还小的多,在现有的技术条件下,我们无法从任何角度证明它的正确与否。

正是因为这个原因,所以目前很大一部分物理学家并不认同这个理论。也就是说,物理上的高维空间和额外维度是否真的存在,科学家也不清楚。

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25 阅读:7916
评论列表
  • 2023-02-19 22:58

    11维就是11个任意两两互不相关的独立参量,硬要说成空间几何参量是难以想象也没必要的。

    十三不靠 回复: 用户136xxxx69
    是这样,很像我老师的说法。
    用户136xxxx69 回复:
    我认为是只有11维可以影响到11维以下的,11维以下的影响不了11维,并且也发现不了,以此类推,就算10维集中整个10维宇宙的东西,也影响不了11维的一粒灰尘,就好比,二维影响不了我们三维世界一样
  • 2023-02-22 02:05

    把人和地球想象成浮尘和上面的微生物,理论上可以有无数个维度[笑着哭]

  • 其实吧,就目前来说,除了我们认知的所谓的三维世界,其他维度都是推测,甚至我们所生活的维度也只是我们认为是所谓的三维,我们根本不知道承载我们的所谓的空间是什么

    一分 回复:
    我认为智慧生命的灵魂就存在第四维维空间(或者说是残缺的第四维),生命的诞生,和第四维产生交集,提取了某些特质,所以有的人会产生偏差的记忆,或者产生所谓的精神疾病,当然已知的多数精神疾病是神经官能性质的。然而总有些特例无法用现代医学和物理学去解释。比如我本人,零几年时在外地上学凌晨梦到了爷爷,第二天电话打来时说爷爷去世了,要知道我是和爷爷相隔一千多里,而且多年没回老家也无电话联系的。这种例子相信有相当比例的人遇到。比如双胞胎的心灵感应,迄今无法解释。
  • 2023-04-02 17:52

    推荐你看一个短片,教你认识3维,教你认识4维,类推法很形象也通俗易懂,国外的,国内拍不出这种视频

  • 2023-04-17 23:09

    标题就是错的,没有11维时空,只有11维空间。

  • 2023-04-24 23:14

    三维空间是存在,可现在观测。四维涉及过去和未来,无法观测,只能留观测结果于记忆意识之中。任何人不能同过去和未来的自己握手,摸未来的屁股,吹往年的春风。四维时空是欺骗和悖论。

  • 2023-07-26 01:51

    我认为空间肯定是有深层结构的,不然凭空出现的虚粒子对说不通,什么时候能了解了空间的底层结构,才能往更高维去探索

  • 2023-02-20 23:29

    作者有这个知识理论?专门研究的都没肯定的理论。只能算个玄幻小说

  • 2023-02-21 10:11

    也就看看而已,一个质子不过比电子大几个数量级,把一个质子展开那么薄如何蚀刻电路?

    神仙桥彪哥 回复:
    看的到就可以,问题是看的到吗?用什么方式驱动?嘴巴吹?
    用户10xxx35 回复:
    宇宙中的暗能量是灵气被污染经过漫长沉淀后变异的魔能 不能修修行是人类最大的遗憾
  • 2023-02-24 10:53

    目前对撞机已经否定了百分之九十以上的超玄理论的可能性,所以科学界基本上把这个理论当做宗教[得瑟]

    sai小光 回复:
    目前学界已经放弃对撞机实验了太费💰[得瑟]
    一分 回复:
    做不出来说是否定,然而弦理论最有利于解决现有的所有问题。说不定哪一天就证实了呢,当然这个证实不是靠对撞实现的,因为弦理论本身就超出了现有技术的范畴。
  • 2023-02-26 23:51

    不过我认为弦是存在的,弦就是能量,弦就是电磁波,只不过弦的波长比伽玛射线宇宙射线波长更短,在微观世界作拓扑运动,几条弦的波动电力线磁力线互相交织成空心的电磁笼,电磁力变成了核力,而后来的光子进入被核力约束在里面,光子在里面到处反弹,能量变成了质量,从哲学角度分析

  • 2023-04-19 22:03

    谁给我的自信,让我点进来的[得瑟]

  • 2023-05-24 19:44

    现实世界是纯粹的物质世界,像什么平行宇宙、维度宇宙之类的精神世界请前往火葬场。

  • 2023-02-22 16:15

    疯子思维、病态理论,,,

  • hhh 3
    2023-02-24 10:42

    人的大脑再大几倍会有多聪明

  • 2023-04-29 07:46

    三维,长宽高是同一尺度标准。

  • 人的意识就是高纬度

  • 2023-02-20 09:31

    维度存在于数学中

  • 2023-02-22 18:06

    我认为的维度,就好比11维算最高,10维在11年前啥都不是,只是给11维娱乐的,在11维面前,10维以下都是娱乐实验用的,以此类推,就好比我们三维,2维和一维都是用来娱乐和实验的。

  • 2023-03-16 19:48

    一脸懵逼的离开

  • 2023-03-16 07:09

    有了一维,就想着有二维,还想着有三维,进而想着有四维了,经过验证虽然有点勉强。大家想着是不还有更高的维度,是不会有无限高的维度?虽然数学推演出存在,但实际验证不了,是技术不行还是人心不足呢

  • 2023-04-02 17:57

    听说上世纪八十年代研究超弦理论的科学家都失业了连口饭都难混上

  • 2023-04-24 23:37

    算了吧!一亿年也别想制造智子这种神物,三体中的技术,智子,水滴,冬眠,人造黑洞,人造太阳,曲率驱动飞船,思想钢印,可控核聚变太空飞船,人类估计只能制造出可控核聚变飞船,其他的就别想了,不是人类这个维度的生物能制造得出来的

  • 2023-02-19 20:35

    用地球的时间来做为维度,显然是不合宇宙的规律!我们的宇宙肯定是一个闭合的宇宙,就像是银河系和太阳系一样。如果真的有第四维度,它肯定是宇宙的“时间”!

    陈岩石 回复:
    你还敢肯定,你怎么肯定宇宙是闭合的?
    Tomorrow 回复:
    嗯嗯,时间是超越维度的存在[得瑟]
  • 2023-03-28 22:13

    将质子从11维展开至2维,获得了一个面积超大的面,并在上面刻蚀电路——这估计是最大BUG了,哪怕是用钢笔画一条线在白纸上,那条线都是三维的,有高度。蚀刻同样道理。

  • 2023-04-16 23:36

    仙之巅,傲世间!有我安澜便有天[得瑟]

  • 2023-04-25 12:57

    悖论斯坦五大骗术:: ——1.创造公理,号称可以证明。 ——2. 三流数学假装物理,破坏基本概念和认知体系。 ——3. 以特例精度攻击引力公理,如同以“1小+1大>2小”攻击1+1=2。 ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“二象性”。 ——5. 解释稀奇,无耻悖论(脑袋小脸皮厚)。面对稀奇未知……诚实的人哑口无言,骗子天花乱坠!…………………水星进动证明的大笑话:—— 1 号称公理证明是欺骗 ——2 忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然能达到高精度?不是活见鬼👻就是见活鬼👻

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