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大多數人對宇宙維度的理解是三維加上時間這一維,總共四維。
在現代物理學弦理論的框架下,宇宙其實需要用十個維度來描述,這聽起來有點不太靠譜,但這種理論扎根于嚴謹的數學和物理學推導,是實打實的科學!
十維宇宙里到底是什么?為什么科學家說,一旦人類進入十維空間,就會既死亡又永恒呢?
聽說宇宙是十維的
了解十維宇宙概念得先聊聊弦理論,弦理論的科學家認為,構成物質的基本單位并不是粒子,而是像弦一樣的東西,粒子是因為弦的振動才產生的,但弦理論有個非常刁鉆的要求,它只在十維空間中才成立。
那現在人類認知的三維空間加時間顯然不夠,剩下的六維在哪里呢?
秘密在于幾何結構卡拉比-丘流形,科學家認為這種結構可以很好的隱藏六個額外的維度,數學家丘成桐通過嚴格的數學推導證明卡拉比-丘流形是真實存在的。
那些額外的維度并不是消失了,而是因為極其微小,蜷縮在我們肉眼無法看到的小幾何結構中,這些隱藏的維度雖然不可見,但卻在一定程度上決定了宇宙的物理定律和各種粒子性質。
物理學界的卡拉比-丘流形已經成了解釋弦理論不可或缺的一部分,雖然我們日常生活中只能感知到四維,但隱藏起來的維度可能在宇宙的各個角落默默發揮著它們的作用。
雖然這種理論現在聽起來很玄妙,但人類物理學不就是在假設和猜想中不斷進步的嗎?歷史上有很多復雜難懂的概念最后都得到了驗證。
雖然目前我們沒辦法直接觀察到這些額外維度,但科學家們正通過大型強子對撞機實驗尋找它們的蛛絲馬跡,如果我們能找到證據證明這些額外維度真的存在,或許將徹底顛覆我們對宇宙的理解。
可從零維到十維是怎么一步步加上去的呢?
從零維到九維,一步步燒腦走起!
零維就是一個沒有長寬高的點,除了這個孤零零的點,零維空間里是一片虛無。
一維也很好理解,是將無數個零維點組成的一條線,只有長度沒有寬和高。
二維則是像紙一樣的平面,比一維增加了寬度,但還是沒有高度,這三個維度對我們這種三維生物來說都是容易理解的,畢竟在日常生活中看到一條線或者一個平面并不難。
三維空間就是我們熟悉的日常生活空間,我們看到的立體世界是由長寬高三個維度構成的,這個空間里的一切都有體積,不管是桌椅板凳還是人體都是三維的。
其實所有空間都是由點匯聚而成,零維是所有空間的基礎,不論是討論高維度還是低維度,點都是構成空間的基本元素。
到了四維事情就更加復雜了,四維在三維的基礎上加入了時間維度,任何物體在空間中的狀態都變成了隨時間動態變化的過程,一分鐘前和一分鐘后的位置都不一樣。
在四維空間中時間是可以觀察的維度,雖然還不能改變時間的流向,但已經可以一眼萬年。
五維已經允許我們在不同的時間線上進行選擇,四維空間的時間是一條固定的線,所有事情按順序發生。
在五維空間則會根據不同的選擇產生不同的時間線,就是科幻電影里面常提到的平行宇宙概念,時間一去不復返這句流傳千年的箴言在五維空間中將成為悖論,每個選擇都會誕生一個新的時間線。
六維空間就更復雜了,它可以將不同的可能性連接起來,五維空間里雖然也有很多不同的時間線,但這些時間線是幾乎不可跨越的,六維空間則可以在不同的時間線之間直接通信,對于六維空間的生物來說,跨越時空就像我們橫穿馬路一樣簡單。
七維空間的一切對于我們來說已經很難理解了,七維空間包含了所有可能的宇宙。
這些宇宙的物理定律和我們所熟悉的世界有可能完全不同,人類現有的物理學基礎將可能完全崩塌,可能存在沒有引力的宇宙,有的宇宙也可能時間倒流。
八維空間則是這些不同宇宙組成的無限集合,八維中的每個點都代表著一個完整的宇宙,這些宇宙也在遵循著完全不同的物理定律發展。
九維空間不僅包含了所有可能的宇宙,還讓這些宇宙以各種方式相互作用,不同宇宙在九維生物的眼中就類似一個個不一樣的蟻房,他們可以站在上帝視角觀察這些世界,是神一般的存在。
那十維呢?十維空間到底有什么?為什么科學家說一旦進入十維空間,人類就會處于既死亡又永恒的狀態?
10維空間:進去就死,但又永遠活著?
如果說前面的維度已經讓不太好理解,那十維相當于直接把理智和直覺按在地上摩擦。
按照弦理論的認知,十維空間包含了一切可能性,也就是所有宇宙,所有時間線和所有物理定律的總和,這種空間的龐大將遠超人類的想象。
它把所有一切都囊括其中最終形成終極維度,十維空間就是所有可能性的集合體,每種可能性都同時存在,再也沒有如果但是,因為所有的一切都已經在這里了。
物理學家推測十維空間的存在是因為弦理論需要一個終極維度來統一自然界的所有基本力,在低維度情況下,這些基本力的表現各不相同難以統一,但在十維空間里的所有力能找到共同的描述方式。
對于十維空間的描述成了弦理論的一個核心賣點。
既然十維空間包含了一切可能性,那時間空間的區分在十維空間里已經消失了。一切都同時發生,任何選擇變化或者歷史未來都在這里匯聚。
具備這樣特性的十維空間也成了一個極端特殊的存在,對我們這種以三維空間為生活基礎的生命體來說,進入十維空間幾乎是個無法理解的悖論。
那為什么人一旦進入十維空間就會處于既死亡又永恒的狀態呢?這句話聽起來有一些自相矛盾,但在十維空間框架下卻成了最合理的推論。
我們習慣將生命看成時間線上的過程,從出生到成長再到衰老和死亡,時間只能向前流淌,每個階段都在線性發生,這是我們在四維空間里的基本體驗。
在十維空間里的時間將不再是個線性的東西,所有的時間點都同時存在,沒有所謂的過去現在和未來,所以時間線的概念在十維空間是直接崩塌掉的。
當所有時間點都同時存在時,傳統意義上的壽命也就沒了,人的每個可能狀態和每個瞬間都同時存在于十維空間中,所謂的生死早就沒了實際意義。
生命的每一個狀態都成了既定事實擺在在那里,沒有了時間線的限制,所以進入十維空間的生命體也就不能稱它為生命體了,沒了生老病死的時間流逝,同時也成了永恒的既定事實,每個瞬間都存在但又已經不再按時間順序發生了。
十維空間這種既死亡又永恒的狀態不僅是物理學的難題,也對哲學和人類理解力產生了極大的困擾。
傳統哲學中的生命和死亡是對立的,有生就有死,但十維空間打破了這種對立,在那個維度里的死亡和永恒并不是對立面,只不過是同時存在的事實罷了。
這種現象已經超越現在人類的理解能力了,生活在四維時空的我們習慣了以線性方式思考時間,但在十維空間中的時間則是以全景的方式呈現出來的,時間不再有先后順序,雖然字面上可以理解,但如何在十維空間中存在已經超出了我們的想象。
既然十維空間距離我們現在的生活非常遙遠,為什么科學家還要提出這個概念,除了給所有理論找一個宏觀框架之外,還有什么其他意義嗎?
對于十維空間的探索其實就是人類探索宇宙的終極奧義,雖然人類現在已經進入了科技時代,但是對宇宙的認知或許還不到萬分之一,宇宙的法則遠比我們的感知要復雜得多。
十維空間就是在告訴我們,日常經驗雖然可以對生活有所幫助,但是不能將日常經驗奉為圭臬,否則會錯失很多關鍵的東西。
十維空間的研究也在推動理論物理學發展,可以為人類的未來發展提供一些新的可能性,雖然有了理論基礎,但十維空間的真實樣子科學家也不知道,只能在探索中不斷發現,而這些新的發現或許將對未來的技術應用產生深遠影響。
雖然我們無法直接觀測十維空間,但科學家們一直在各個領域做著努力。
歐洲核子研究中心的大型強子對撞機就在尋找高維空間的證據,雖然目前還沒有確鑿結果,但隨著科技進一步發展,我們終將窺探到這個終極維度的真相。
結尾
人類的思維總是被時間和空間禁錮,我們習慣了四維空間中生活,也就習慣了用三維空間和限行時間來解釋萬物,可是宇宙之大無奇不有,如果非要按照現有的人類認知去解釋宇宙,那么人類將永遠無法窺探到宇宙的奧秘。
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