科学家发现十维时空验证方法，如证实将成宇宙研究颠覆性进展

宇宙有四个维度，三维空间，一维时间，对于这一点我特别满意。要是少一个维度，我们很可能会变成扁平人，做什么事都不方便；要是多一个维度，我们又可能一不小心就漏进去，再也找不到回家的路，想想都悲催。

当然也有人不满意，科学家们就提出了宇宙还有其它维度的想法，而且形成了很多理论，最丧心病狂的莫过于是弦理论，没有之一。在弦理论家眼里，宇宙有十个维度，九维空间加一维时间。作为统一量子力学和经典力学最有前途的理论，弦理论的观点当然不容忽视，它认为组成世界的电子、夸克等最小物质结构不是点粒子，而是在高维空间振动的一根根一维的细丝——弦。这样，引力就可以和电磁力、强弱核力统一起来，爱因斯坦穷其一生所追求的万有理论第一次现出了曙光。

非常美好不是？可惜这些都只是数学上不断完善的模型，在实验上从来没有得到过任何验证，因为弦实在太小了，以我们现有的技术手段，根本没有任何可能探测到。最离奇的是，弦必须在十维空间里振荡，整个弦理论才有自洽的可能。宇宙时空究竟是不是十维的？如何才能找到更高的维度呢？

德国马克斯·普朗克重力物理研究所的物理学家古斯塔沃·卢塞恩·戈麦斯和大卫·安德里奥认为他们已经找到了验证办法，那就是利用爱因斯坦提出的著名的引力波。

宇宙中最暴力的事件，比如黑洞融合和恒星爆炸通常会产生引力波，以光速在空间中传播，可以穿过所有的维度。这是因为在弦理论中，电磁力、核力只能束缚在三维空间，而引力可以泄露到其它维度，从而为我们探测额外维度提供了尚堪一用，甚或是唯一可行的工具。戈麦斯和安德里奥创建了一个数学模型来描述隐藏维度对引力波的影响，发现了两个关键因素：引力波穿过额外维度时会产生高频引力波，并且对宇宙结构的拉伸效应也不相同。

这个发现令人振奋，我们终于可以用实验方法来验证额外维度是否存在了，但真正做起来却非常棘手。第一个因素中高频引力波的频率太高，目前的探测器无法探测到它们，除非LIGO的灵敏度能提高1000倍。不过一旦有这样的探测器可用，我们就可以得到非常明确的信号了，因为目前还没有已知的天体物理过程以远大于1000赫兹的频率发射引力波。第二个因素则要求物理学家观察“正常”的引力波对时空的拉伸效应，但需要有三个像LIGO这样的探测器同一时间观察同一事件才行，这个应该不是太困难的事，毕竟目前已经有了两个，或许在不久的将来就可以实现了。

虽然技术上还有不小的障碍，但如果我们真能用实验方法找到宇宙中的额外维度，必将成为人类研究宇宙的颠覆性进展，弦理论将可能正式成为统一宇宙的万有理论。

这项研究已在预印网站arXiv.org上发布。

论文：https://arxiv.org/pdf/1704.07392.pdf