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原来引力与维度还有这种关系,它们严格遵守着立方反比定律,没有办法能够改变

大家应该都知道,引力确实是一种神奇的力量。而在过去两年里,理论家提出了一种全然不同的方法,即调整时间一空间、引力以及普朗克尺度本身。关键之处在于普朗克尺度的奇特尺寸,虽然从普朗克首先引入它以来已为人接受一个世纪了,但它赖以建立的基础却是一个有关引力在短距离上如何作用的未经检验的假想。

设想还存在一个维度,使空间变成四维的。那么从一点发散出来的引力场线将覆盖在一个四维外壳上。当然立方反比定律并不是描述我们宇宙的,现在想像一下,那额外的维卷绕成一个半径为R的小圆,我们正注视着从一个微小的点上发射出来的力场线。

当场线到质点的距离小于R时,它们可以在四个维度上均匀延展,因此引力的减小遵循立方反比定律。然而,一旦场线完全覆盖在小圆周围时,就只剩下三个维度供它们继续延展了,所以当距离远远大于R时,引力遵循平方反比定律。假如有许多额外的维全部卷绕成半径为R的圆,就会产生相同的效应。

对于在小于R的距离上的n个额外空间维来说,引力将遵循2+n次方反比定律。由于我们对重力只能下测至1毫米,所以我们会忽略由那些R尺寸小于1毫米的额外维度给引力造成的变化。并且,2+n次方定律还将使引力在远远大于10-35米的尺度上达到“普朗克尺度的强度”,即普朗克长度不会是那么小,层次问题将得到简化。

通过假定足够的额外维度来把普朗克尺度移至极近于电弱尺度之处的方式,人们可以彻底解决层次问题。这样引力与其他力的最终统一将发生在10-19米附近,而不是通常假定的10-35米附近。需要的维数多少取决于维度的大小。相反,对于给定的一定数量的额外维度,我们能够计算出它们必须有多大才能使引力在10-19米附近增大。

如果只有一个额外的维,那它的半径R必定大致等于地球与太阳之间的距离。而这种情形已经为观测所排除。但是,如果两个额外维的尺寸在1毫米左右时,它们就能解决层次问题—恰好是我们对引力的直接认识的终止之处。而如果我们增加更多的维度,那它们就会更小。

对于七个额外的维来说,我们要求它们大约是10-14米那么大,这大致是一个铀核的尺寸。以日常标准来看,这很微小,但以粒子物理学的计算标准来说,这简直巨大无比,也许假定额外维的方法看来稀奇古怪、不同寻常,但是在物理学家的眼里它却是个可追溯到20世纪20年代的熟悉的老观点。

这个观点已经在现代弦理论中再度兴起,而弦理论总共需要10个空间维才能满足内部的数学自治性。过去,物理学家已假定那些额外的维都卷绕成微小的圆,此类圆的大小在传统的普朗克长度附近。相比之下,在我们所讨论的新理论中,额外的维卷绕成的大圆半径至少为10-14米,可能大到1毫米。

看起来真的好神奇的样子,不知道大家有没有什么个人看法吗?赶快前往评论区留言与大家一起探讨吧。当然,喜欢的朋友也可以多多点击关注,这都是我的一些个人原创作品,只会在大鱼平台发布,希望大家能够读的开心,读的愉快,那我们拜拜啦,明天不见不散。

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