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空间的基本维度或许只有一个

时间:2015-10-20 | 来源:互联网 | 阅读:131

话题: 理论物理

通过对体积进行测量,我们可以发现空间是三维的。但这种随机运动的表现又表明空间是一维的,甚至只有部分维度。这是一个矛盾,它表明空间不但被压缩了,而且由于引力开始呈现出量子化的一面,空间的基本特性也发生了变化。“如果没有普通流形,那在‘维度’上就可以获得许多不同的定义,”戴维斯加州大学的史蒂夫·卡利普(Steve Carlip)说。

时空的连续性会被撕裂,因此我们日常体验到的无特征空间并非现实的基本面貌。

和在其它科学领域一样,“因果动力三角剖分”的计算机模拟也是一个黑箱:输入方程式后,就能够得到数据输出,但它不会告诉我们原因。“这其中的奥秘仍然无人知晓,”洛尔说。到目前为止,可以解释这种维度“体操”的理论,最相近的是所谓的“渐进安全(Asymptotic Safety)”,这是1970年代末出现的一匹量子引力理论黑马。这一理论认为,引力内建了一种适应机制,能够保证它处于“安全”状态。我们在日常生活中不可能见到的引力特性,在普朗克尺度附近就会显现出来,因此引力强度会达到某种上限,而不致于无限制地增长。“渐进安全”理论对于许多粒子物理学家来说颇有吸引力,因为它把引力和原子核力相提并论,而后者在距离很小时也会退缩。

如果依据“渐进安全”理论,那么空间失去维度并不是因为它被像一只易拉罐一样压扁了,而是因为量子效应导致它发生了疯狂的波动,改变了粒子行进的寻常方式。举例来说,随机弹跳的粒子可能保留有某种它走过路径的记忆,以避免回到老路上去——就像多年前的“贪食蛇”游戏一样,你必须操控一个点,避免它撞到自己。撒拉斯格说,由于运动上受到的约束,粒子回到起点的可能性会变大,导致它只能在更少的维度上运动。

干掉一两个维度不够,“渐进安全”理论还可对空间进行更为深入的转换。如果引力能够在小尺度上保持平稳,那么它就不可能强大到形成普朗克尺度黑洞,并像标准理论预测的那样,把时空统一体撕裂。恰恰相反,它会保持连续:我们可以无限制地将其细分。但是如果我们深入其中,很快就会迷失方向。当引力(可能其它自然力也是如此)不再增强,各个尺度看起来都将没有区别。一切都是相同的。部分和整体也会相似。看起来应该像分形结构那样。

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