宇宙非常庞大奥妙,而人类却非常的渺小。
虽然宇宙中有很多层面是我们人类目前还理解不了的,但是物理学家已经开始尝试,通过各种方程式推理出宇宙的存在形式了。
我们现在所知道的人所存在的这维空间,它是由长宽高形成的。
三维空间当然也有人认为在三维空间里再加上一个时空轴就能够形成四维时空的概念。
那么再高维度的空间到底是怎么样的呢?目前科学家已经推测出了高维度的理论了,还一直推测到了十维空间。
如果我们真的到了那个维度,我们将会体验到什么呢?那今天我们就来聊聊这个话题,日裔美国籍的理论物理学家加莱道雄曾经举了这样一个例子,他小的时候经常到一家日本茶馆的后院玩耍。
因为那里啊有一个池塘,他在那里可以待上好几个小时。这个池塘里养了很多条鲤鱼,这个鲤鱼呢就滑动着鱼鳍左右前后的游动加来道雄形容说这个池塘在我们看来啊,就是一个平面的二维世界里面的鱼,并不知道在它们的上边还有另一个世界。
后来他就想,如果他把其中的一条鱼捞出水面来,那么这条鱼就从二维世界来到了三维空间,他就会发现在水面上的世界是一个更高维度的空间。
在这里呢一切都不同了,这里的生物竟然不用在水中也能呼吸,它们不用摆动,鱼鳍也能够移动。
也就是说,有一种未知的物理法则,在支配着这个另外维度的世界,它的运作和二维世界是完全不同的加来道熊认为我们人类就和鱼没什么两样,我们一生都活在自己的三维池塘里。
对于未知的宇宙现象感到不可置信。他还提到在三维世界里,这个池塘容不下太多的物理法则,可是到了更高维度的空间。
这个池塘啊就变得大多了。所有的物理法则就像拼图一样能够完美的拼接。
在一起,接下来到熊举的这个例子,很容易让人明白我们人的思维和感官其实也和鱼一样,只是局限在这个三维的空间里。
那么从某种层面上讲,我们谈高维度空间。这个话题时呢,也算是打开了自己思维的一个过程了。
俗称开脑洞维度这个词啊我们听得多了。但其实呢这个词汇在科学里并不能是指另一个宇宙的意思维度在科学和数学上指的是可能的运动方向。
假设我们画了一条直线,那么沿着这条线的运动就是一维运动,在一维世界中,所有的东西都在这条直线上。
现在我们沿着这一条直线的直角,也就是九十度的方向再画上。
第二条线两条线构成的平面,可以让我们看到两个维度上的移动。那么要获得第三个维度呢,我们就需要再画上另一条垂直于前两条线的直线。
在这种情况下,深度就出现了每个维度都可以让我们在上面移动方特的方向,每个方向的运动都是独立于其他方向的运动。
我们画出的三维空间包含了我们熟悉的所有方向,上下左右和前后,可是在这个三维世界里啊,似乎没有适合第四条垂直线融入住的地方了。
那么物理学家是怎么推测出四维空间的形式呢?在牛顿经典物理学的范畴里,空间是三维的,而时间是均匀的,并不会随着外界变化。
但是爱因斯坦并不认为时间,这个参数是静止不动的。它通过相对论公式看到了不均匀分布的时间,比如在黑洞周围度过了一个小时,可能在地球上就已经过去几十年了。
正是因为爱因斯坦看到了时间的这种可变化性,所以它将时间独立出来,并将它看成是一种宇宙参数,于是时间被当做全新的维度,融入了宇宙的描述之中。这就是四维空间概念的来源。目前我们人类能够理解的,也就只能是这样的三维空间。
因为我们是三维生物,活在三维空间中,就像是一个二维世界里的生物。
因为二维空间里没有深度,只有长度与宽度。如果让这个二维生物去看一个三维的球体。
如果他只能看的是这个球体的面,也就是一个圆儿。所以我们作为三维生物,只能看到四维空间里的截面,也就是时间的某个点,或者是现在的你我他换句话说,就是此维空间的世界。
因此,我们对于时间的理解一直不够透彻,毕竟也是运用三维空间里的思维,去想四维空间的运作。
那么科学家们推出的各层高维度的假设和理论是怎么样的呢?
接下来我们就尝试打开自己的思维,来一趟天马行空的想象。
在四维空间里,我们可以看到一个时间轴上的不同的自己。
比如我站在现在的基点上就能够看到过去十分钟的我和未来十分钟的。
我就像大家现在看的这个视频,下面有一个时间轴,可以按照自己的喜好重复的,或者是跳过某些情节。
然而这个能力也是有局限性的。因为我们只能够在一个视频里做这样的控制,并不能干涉到其他的视频。
这就是四维空间来到五维空间,视觉就拓展开来了。
我们可以同时看到自己一生的所有片段,还能从片段中获得非常详细的资讯,又或者总结出一生中做了些什么事儿,这可以说是掌握人生的写照了。
那么六维空间又是怎么样的呢?我们将能够看见所有可能发生的结果。
在人生中,当我们做出不同的选择,就会带来不同的结果。比如上大学选择的科系不一样,那么以后投入到的行业可能也会不一样。
在六维空间里,所有的选项都像是一棵树发展出来的树杈一样,我们都能够清楚看得见。
所以在这个维度上,我们会看到当了医生的我做生意的,我做厨师的,我搬到国外的我等各种可能的结果。
然而啊我们从刚才到现在的所有的想象都是基于一个起点所发展出来的。
那么如果起点发生了一点点的变化,可能就会产生蝴蝶效应。在混沌学中,系统的演变对于初始条件是非常敏感的。
也就是说,在一个动态系统中,初始条件发生细微的变化,就可能带来巨大的连锁反应。
举个例子,如果万有引力的常数发生了变化,如果它变得强一点,那物质就会一起崩塌。
如果它稍微弱一点,恒星就不会形成在继位空间里的生命,就能够看到从所有初始条件出发而发展出来的结果可以说是生命在此获得了终极的自由。
我们再想象一下,这些在七维空间中能够看到的景象都是可以被描绘在一张纸中的。
但在八维空间生命能看到的就不只是这几张纸了,而是堆叠的纸,甚至是一个图书馆那么多的纸,在这个八维空间基本上是无所不知了。
这么看来啊,八维世界的生命已经是全能的了。然而,从四维到八维空间的想象,都是在一套固定的物理定律的基础上去发挥想象的。
比如说固定的地心引力光速啊等等。但是如果在高维度空间起作用的定律完全不同呢,所有的东西都改变了整个规律是不一样的,物理定律是不一样的。
那么这个时候会怎么样了?或许到了九维空间,就能够理解了。
不同的宇宙可能是由不同到物理定律在起作用。一切原有的概念在这个层次上已经不适用了。
最后,不同的物理定律,在十维空间里看来,只是宇宙中的一个小盒子。
在这个维度中,有无数个这种小盒子装着无数不同的物理定律人,能够想象的东西存在,不能够想象的也存在这个生命不局限。
在游戏的规则当中,他在创造游戏以上,从四维到十维空间的假设非常大胆,但实际上不同维度的形式是不是这样,我们也无法断定。
一直以来,物理学家都在试图了解宇宙是如何运作的。爱因斯坦的广义相对论,从宏观上描述了宇宙的运作。
他认为空间本身是有形状的,当没有任何物质或能量存在时,空间应该就是平直光滑的。
当一个大质量的物体进入空间之后,平直的空间就发生了弯曲凹陷。
所谓引力,就是因为这样的空间弯曲而导致的,而量子力学却从微观上描述了宇宙的运作,在微观世界里,空间根本就不是平滑的。
而是有无数的粒子在剧烈的活动。然而,这两种理论都通过实验证据获得了广大的支持。
这就让今天的物理学家头疼了,要同时应用两种正确的理论去解释宇宙是怎么运作的,矛盾就产生了。
就像是我们说的池塘里的鱼,根本就无法理解水上的世界是怎么样的。
在高维度理论,所有的物理法则或许都能够像拼图一样刻意完美的拼凑在一起。
所以很多物理学家就认为宇宙更有可能是被一个单一的理论所控制。
这个理论能够解释所有观察的结果和数据。一九八四年,米加勒格林和马蒂亚斯舒瓦茨提出了超显理论。
物理学家都认为这很可能就是那个能够解释所有现象的理论是他们要找的答案。
我们知道物质是由基本粒子组成的。但是超弦理论认为所有的粒子都是由一根根一维的弦组成的。
这些弦实质上是很小的能量链,而且在不断的振动着能量链,不同的振动模式,会对应到自然界的各种基本粒子。
也就是说,宇宙的所有的微观的粒子,比如电子夸克中微子等,都是由这个能量链所组成的。
通过数学计算超显理论预测了世界的维度是九维,再加上时间这个维度,最后得出了十维时空的结论。
当然,超显理论还衍生出了m理论,在m理论当中,时空变成了十一维。
那些我们今天先不谈了,那么能量链是如何成为一个大一统的理论呢?
根据科学家们的说法,因为弦线是一维的,而且有长度。那么这些非常小的弦就能够连接粒子和粒子之间的距离,他们就会涂抹小距离内的相互作用。
这种涂抹使时空足够平滑,使引粒子能够与其他的量子场粒子相互作用,从而统一了两组定律。
它以各种粒子彼此之间的差异,只能是弦线的长度,振动的参数和形状的不同而已。
这样就消除了相对论和量子力学的矛盾。然而,超弦理论依然还是一个假设性的理论,它也面临着一些严重的争议和困惑。
有部分科学家觉得它可能与现实世界的观测和实验存在一定的差距,甚至是不符合,这样就会带来一个严重的问题。
这样一开始的假设都错了。那么后面所推测出的一切就全都错了。
接下来我们试着跳出科学家的框框,去看看这个世界。
现在,科学家已经发现了人的脑细胞和宇宙的星系群长得非常的相似。
在宗教界里也有类似的说法,比如佛教经书华严经中提到,佛土生五色镜,一花一世界一叶一如来,意思是一朵花,是一个宇宙,一个人身也是一个宇宙,或是维摩羯所说,经不思一品中所说的,须弥藏介子介子,那须弥这里的意思就是高大。
如须弥山者仍可以被缩小到能够放入介子的程度,而须弥山的本质仍然不变,这真的是很不可思议。
还有道家也说,人体就是一个小宇宙,人体和宇宙是一一对应的宇宙中有什么人体也相对应着,有什么人体相当于一个缩小版的微宇宙,或是一种天人合一的概念。
这些都体现了局部隐藏着整体的痕迹。整体存在于每一部分这样的一个中心思想。
我们之前和大家谈过的曼德伯集合说的分形理论也是同样的道理。
在曼德博这个几何图案中,一直往微观看下去,就会发现相似,但不完全相同的细节重复出现在自然界的一切都存在着这种自相似性,比如一棵树的整体形状和树枝的形状非常相似。
罗马花叶菜细看的话,上面全都是小小的花叶菜。如果宇宙就是这样设计好了的,那么我们肉眼所见的三维世界实际上是不是更高维度整体的一个投影呢?
由于我们不能够看到更高维度的整体性而误以为我们所看到的一个个人或者是物是独立的个体。
但实际上他们都有可能是整体的一部分,我们可以大胆推测或者是开个脑洞。
我们在自然界中所观察到的这些五花八门的穗形图案,会不会是微观的穗形时空向外堆砌,而形成巨观物质时所残留的遗迹呢?
这会不会就是科学家们所要找的维度呢?