2015-06-19环球物理环球物理
环球物理
微信号 huanqiuwuli
功能介绍 我们每天与您分享：物理教学的艺术，物理学习的方法，物理兴趣的培养，物理达人的塑造，物理学霸的成功之路！激励人生，哲理故事，分享智慧，名人格言，传播正能量！！
当代物理中弦理论认为：空间是十维或十一维空间(维度最大值为十一维,详见M理论值)，除了已知的三维，剩余的维数都在量子力学的量度下（10的负十几次方）卷缩。 该理论只是假想，虽有严密理论依据但并未得到试验证实。 弦理论有更大的问题：似乎只有当空间— 时间是十维或二十六维，而不是通常的四维时它们才是协调的！
根据爱因斯坦的广义相对论，我们之外有着更多的空间，因为时空不是绝对的，而是相对的，空间是可以被改变的，所以，从我们生活的四维时空（空间三维 时间为第四维）衍生出其它的空间也是有可能的。
原理定义
当然，额外的空间 —时间维数是科学幻想的老生常谈；的确，它们几乎是必不可少的，因为否则相对论对人们不能旅行得比光更快的限制意味着，由于要花这么长的时间，以至于在恒星和星系之间的旅行成为不可能。科学幻想的办法是，人们可以通过更高的维数抄近路。这一点可用以下方法描述。想像我们生活的空间只有二维，并且弯曲成像一个锚圈或环的表面。如果你是处在这圈的内侧的一边而要到另一边去， 你必须沿着圈的内边缘走一圈。然而，你如果允许在第三维空间里旅行，则可以直 穿过去。
详细内容
如果这些额外的维数确实存在，为什么我们没有觉察到它们呢？为何我们只看 到三维空间和一维时间呢？一般认为，其他的维数被弯卷到非常小的尺度——大约 为1英寸的一百万亿亿亿分之一的空间， 人们根本无从觉察这么小的尺度。我们只能看到一个时间和三个空间的维数，这儿空间—时间是相当平坦的。这正如一个桔子的表面：如果你靠非常近去看，它是坑坑洼洼的并有皱纹；但若离开一定的距离， 你就看不见高低起伏而显得很光滑。对于空间—时间亦是如此。
因此在非常小的尺度下，空间—时间是十维的，并且是高度弯曲的；但在更大的尺度下，你看不见曲率或者额外的维数。如果这个图像是正确的，对于自愿的空间旅行者来讲是个坏消息，额外附加的维实在是太小了，以至于不能允许空间飞船通过。
然而，它引起了另一个重要问题：为何是一些而不是所有的维数被卷曲成一个小球？也许在宇宙的极早期所有的维都曾经非常弯曲过。为何一维时间和三维空间摊平开来，而其他的维仍然紧紧地卷曲着？ 人择原理可能提供一个答案。二维空间似乎不足以允许像我们这样复杂生命的 发展。例如，如果二维动物吃东西时不能将之完全消化，则它必须将其残渣从吞下 食物的同样通道吐出来；因为如果有一个穿通全身的通道，它就将这生物分割成两 个分开的部分，我们的二维动物就解体了。类似的，在二维动物身上实 现任何血液循环都是非常困难的。
应用
多于三维的空间维数也有问题。两个物体之间的引力将随距离衰减得比在三维 空间中更快。（在三维空间内，如果距离加倍则引力减少到1/4。在四维空间减少 到1/8， 五维空间1/16，等等。）其意义在于使像地球这样绕着太阳的行星的轨道变得不稳定，地球偏离圆周轨道的最小微扰（例如由于其他行星的引力吸引）都会引起它以螺旋线的轨道向外离开或向内落到太阳上去。我们就会被冻死或者被烧死。
事实上，在维数多于三维的空间中，引力随距离变化的同样行为意味着，太阳 不可能由于压力和引力相平衡，而存在于一个稳定的状态，它若不被分解就会坍缩 形成黑洞。在任一情况下，作为地球上生命的热和光的来源来说，它没有多大用处。 在小尺度下，原子里使电子绕着原子核运动的电力行为正和引力一样，这样电子或 者从原子逃逸出去，或者以螺旋的轨道落到原子核上去。在任一情形下，都不存在 我们所知道的原子。
看来很清楚，至少如我们所知，生命只能存在于一维时间和三维空间没被卷曲得很小的空间—时间区域里。这表明，只要人们可以证明弦理论至少允许存在宇宙的这样的区域——似乎弦理论确实能做到这一点，则我们可以用弱人择原理。同样， 也会存在宇宙的其他区域或其他宇宙（不管那是什么含意），那里所有的维都被卷 曲得很小，或者多于四维几乎是平坦的。但在这样的区域里，不会有智慧生物去观察这有效维数的不同数目。
