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我们生活在三维空间如果把时间也看做一个维度的话,应该是四维,这是街头巷尾的顽童都熟知的事情,可是事实并不是这样。
“我们生活在几维空间?”丁丝娜提出这个问题,然后给了小成一个书目,涉及到高等数学、量子力学、热力学、电磁学等等学科,小成在看守所每天看书学习,这书是越看越心惊!
在高中物理的第一章,关于力的定义是:力是物体之间的相互作用。我推你一下,就是给你施加了一个力,这是最容易理解的。可是砸在牛顿脑袋上的那个苹果是如何掉下来的?
万有引力,引力这东西,在真空中依然存在,它是如何作用于物体的?
爱因斯坦在1915年发表的广义相对论解释了这个问题:引力并不是传统意义上的力,而是因物体质量的存在而引起的空间扭曲现象。
月亮绕着地球转,是因为地球引力的作用,按照广义相对论的解释,可以这样理解:把空间想象成一个三维的蹦床,地球放在中间,蹦床会被压出一个大坑,而月球则在这个坑的边缘滚啊滚。
也就是说:地球的引力并非作用于月球,而是作用于周围的空间,空间在地球的引力作用下发生了扭曲,月亮在扭曲的空间中运动,从一个三维的角度观测,仿佛是围着地球转一样。
万有引力,也就是说不光是地球,什么东西都一样,包括我们自身,因为我们的质量相对很小,所以这种引力作用于物体的效果微乎其微,也就被忽略不计了,一同被忽略的是物体对空间的扭曲。
我们生活在一个扭曲的空间里,我们以为的三维空间,其实是被三维物体扭曲后的空间,而扭曲之前是几维?
或者这并不重要,关键的是,我们有了一点突破,我们所生活的宇宙并不一定是三维的,只是因为我们和我们身边的物质是三维的,使身边的空间扭曲成了三维。
宏观物理学中的绝大多数公式、定理都只在三维空间中有效。为什么在微观物理学中很多力学公式失效了?因为在微观世界,空间并非是绝对的三维。粒子的质量和体积过于微小,不足以完全扭曲它们所处的空间,所以我们觉得它们在做无规则运动。
其实并不是无规则,只不过不是三维空间的规则。
再次联系上丁丝娜,看着视频里的女孩,小成竟然有种肃然起敬的感觉。
丁丝娜提供的书目以及问的问题,其实给小成指出了学习的方向,顺着这个方向,小成已经看到了女孩的成果,她至少在多维空间的层面将宏观物理和微观物理统一了起来。
或许,她的发现不止于此。
“我们所处的空间并非是三维,只是扭曲后形成的三维,你是想告诉我这件事吗?”小成迫不及待地问道。
丁丝娜点了点头,“你果然没让我失望,我根据弦理论,把空间扩展到十一维后,通过计算,统一了宏观物理和微观物理学,在十一维的空间内,我可以准确的计算出粒子的运动轨迹。”
小成心中凛然,如果把丁丝娜的发现公布于众的话,必然会引起物理学乃至整个科学界的震动。
“当然,我的发现并不只是这些。”
小成有点期待了,智力200的爱因斯坦发现了相对论,奠定了现代物理学百年的理论基础,直到最近,他在百年之前预言的“引力波”才最终被麻省理工学院检测到,而丁丝娜智商和自己一样,绝对在300以上,她又有什么惊人的发现?(书中的时间轨迹还是在2006年,引力波是于2016年被检测到的)
她的发现又会有怎样的影响?
“回到广义相对论上,物质会使空间扭曲,这是为什么?”
这个问题的难度,或许不次于苹果为什么会落下来而不是飞到天上去,想弄明白这个问题,先得弄清楚物质是什么,空间是什么。
物质一再被拆分,分子、原子、原子核、质子、中子、夸克、电子等等,根据最新的超弦理论,组成所有物质的最基本单位是一小段“能量弦线”,从这个意义上说,物质是由能量组成的。
根据爱因斯坦的质能公式,质量和能量是可以互相转化的。
能量=质量x光速的平方。
“我们摒弃数字,来研究这个公式,速度是什么?距离除以时间,距离其实就是空间的概念,我们可以把距离看成是一维空间。”
“能量=质量x光速的平方,公式的两边都除以质量,公式会变成这个样子:能量/质量=光速x光速,也就是说质能比例就是光速的平方!再代入速度=距离/时间,也就是一维空间/时间,看看我们得到了什么?”
这种计算都是最基本的,能量/质量=一维空间x一维空间/时间的平方。
一维空间的平方,不就是二维空间了吗?
质量是由能量构成的,那么就是说,时间和空间也有相同的属性,或者本来就是一回事?
质量和能量之比,是光速的平方,在爱因斯坦的狭义相对论中光速是恒定的,也就是说这个世界的质能比是恒定的!为什么?因为质能比是构建我们这个空间的基础!
“研究过广义相对论,你应该知道引力波的概念吧?”丁丝娜问道。
引力波的概念其实说穿了也很简单,地球存在于空间之中,致使四周的空间被扭曲,而时空扭曲造成的空间涟漪就是引力波,这种波是以引力辐射的方式传播能量,现在已经被成功检测到了。
“关键在于,空间扭曲形成了可被检测到的能量。”
这句话,再次让小成震撼了。
其他维度的空间在扭曲成三维空间的过程中,向四周释放了能量,让我们可以想到两个问题,第一,空间和能量可以进行转化,至少空间可以转化成能量,第二,我们日常所见的能量,是不是根源都是由空间的转化而产生的?
“我找不到一个准确的词汇来形容这种关系,用组成、构成、转化都不太准确,暂时就用组成吧。”
小成明白了,抢先答道:“你是说物质由能量构成,能量由空间维度的变化而产生,而空间又和时间是一回事?是不是可以这样理解,物质本身就是时空的一种特殊形式,而我们现在所处的宇宙空间也是能量或者质量的一种存在方式?”
丁丝娜点了点头,“爱因斯坦的狭义相对论基本假设光速不变原理就是因为如此,空间和时间的比例恒定,所以光速是无法超越的,质量、能量、空间、时间以一定的比例和构架搭建,所以在三维空间内才会有这么多有趣的现象。”
“其实,我还发现,灵魂是属于高维空间的。”
跟邻居二大伯打听了一下,提名诺贝尔文学奖我缺的好像不止一个翻译那么简单,还得有提名资质的人给我推荐才行,看起来好像遥遥无期,我就琢磨着,要不先拿个物理学奖吧!
无论如何,被我侃迷糊的请举手!83中文网
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