研究稱早期宇宙可能僅有一個維度(組圖)



這是歐洲空間局普朗克衛星獲取的全天微波輻射圖。背景部分那些斑駁的黃色被稱為「宇宙微波背景輻射」,這是大爆炸留下的痕跡。根據此次最新的研究理論,那時候的宇宙或許只有一個維度。(圖/PA)


下一場技術革命?3D電視可以用二維屏幕呈現三維效果,而現在科學家們認為第四個維度可能即將開啟。(網路圖片)

據英國《每日郵報》報導,早期宇宙是否只有一個空間維度?這個惱人的問題困擾了理論物理學家們很久,不過這次,他們認為自己很快就將找到這個問題的答案了。

解決這一問題的理論最早於2010年由布法羅大學的物理學家德揚·斯托科維克(Dejan Stojkovic)提出。根據這一理論,早期宇宙在從大爆炸創生之後首先經歷了一維時期(就像直線),隨後膨脹變成二維空間(就像平面),在之後變成了我們所熟悉的三維空間。

粒子物理學家們對這一理論寄予厚望,因為如果能證實這一理論,那麼它將幫助解決粒子物理學面臨的一些重要問題。

現在,在一份發表於《物理評論快報》的論文中,斯托科維克博士和同事們提出了一種能驗證這一被他稱為「維度消失理論」的實驗。

由於光速存在極限,因此光線和其它電磁波傳播到地球上需要時間。這樣一來,當我們使用望遠鏡觀察夜空時,我們事實上正回溯時間。而如果我們所用的望遠鏡足夠強大,我們將有可能看到遙遠的過去。也就是說,天文望遠鏡在某種程度上是一種時間機器。

在一維或二維空間中,引力波無法存在。因此斯托科維克博士認為計畫中的引力波觀測天文臺(LISA)將無法探測到任何來自極早期宇宙的引力波。更正式的說法,LISA是激光干涉空間天線(Laser Interferometer Space Antenna)的縮寫,這是一項美國宇航局和歐洲空間局之間的大型合作項目,將發射3顆相同的衛星組成空間陣列,對宇宙中的引力波現象進行靈敏度空前的觀測。根據計畫,這一先進設備將於2016年被送入太空。

斯托科維克博士堅信,他提出的這一理論將深刻的改變我們對於早期宇宙演化歷史的觀點。這一理論的核心觀點是:宇宙的維度多寡取決我我們所觀測區域的大小,所觀測的空間區域越小,你觀察到的維度數量也將越少。這就意味著,隨著宇宙進一步膨脹,未來將出現第四個維度。甚至或許現在這一新維度便已經開啟了。該理論還同時指出,在極早期宇宙那樣的極高能狀態下,維度數量也將更少。

如果這一理論被證明是正確的,那麼它將有助於物理學家們瞭解為何量子力學和廣義相對論兩大理論之間存在不兼容性。量子力學能較好的描述極早期小尺度宇宙的狀態,而廣義相對論則能非常好的描述現在所觀測到的大尺度宇宙現象。

根據這一理論,隨著宇宙的進一步膨脹,將出現第四個維度。這將有助於物理學家們搞清楚為何會觀測到宇宙正在加速膨脹。

斯托科維克博士指出:「我們正在做的事將是打破人們的思維定式。 物理學家們已經被這個問題困擾了30年,而看起來依賴現有的理論觀點是很難解決這個問題的。」

因此,他說:「我們開始考慮是否我們之前的觀點存在系統性的錯誤。我們需要徹底的革新對這一問題的觀點,並重新建立一個更新的理論。」


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