说说我理解的高端理论物理

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wugongpanda
楼主 (未名空间)

1,我们生活的空间,是高维空间

我们生活的空间有10维。 我们生活在其中9维的一个子空间(9维膜,9维manifold)。
这9维膜中,我们能感知的有3维。 其他6维蜷缩在很小很小的尺度,小到普朗克尺度(原子半径的亿万分之一)。 这6维被称为“卡拉比-邱”空间。 由卡拉比提出,由丘成桐证明数学上的存在(因此丘成桐获得菲尔斯奖)。

之所以认为高维空间的存在是因为人们在计算光子质量的时候发现,如果仅仅是3维空
间,光子的质量大于零,直接违反相对论。 只有在高维空间中,光子的质量才可以是
零。经超弦理论计算,我们的空间有9维。超对称理论认为我们的空间有10维。我们的
空间必须是奇数维,否则违反杨震宁,李政道,吴建雄发现的宇诚不守恒。其实这二者并不矛盾。9维空间只是10维空间的一个子空间。

2,宇宙大爆炸的成因。

我们存在的10维空间里,有许许多多9维的膜空间。我们生活在其中一个里。 当两个膜空间相碰撞,膜的动能就会变成热能,从而引发两个膜空间的爆炸。就是134亿年前的
那次宇宙大爆炸。 两个膜爆炸后,还会互相吸引直至再次碰撞。 经估算,这个周期的数量级是10000亿年。 因此我们宇宙其实相当年轻,相当于100岁的人刚活了1岁。

3,暗物质是怎么回事(注意不是反物质)。

如果只根据万有引力公式推算,银河系和其他星系不应该是整体匀速围绕中心旋转的。 离得近的应该转的快,离得远的应该转的慢。 因此怀疑空间中存在一些看不见摸不着的东西,他没有电荷,不发光,只有万有引力。这些额外的质量造成了星系的均匀旋转。那么到底暗物质是怎么回事。到底是不是我们宇宙中的物质。

首先1954发现的中微子(王淦昌对其还有过贡献),就符合暗物质的定义。他只有万有引力,而没有其他特征。可惜的是他速度太快,不可能维持星系稳定旋转。因此他不是暗物质。

那么超弦理论认为,暗物质根本就不是我们宇宙中这9维膜中的物质,而是在其他纬度
的物质。他们与我们之间只有万有引力之间的联系。因此,我们不可能直接看到暗物质。

我们宇宙中的四种力:强力,电磁力,弱力,万有引力。 本质上都是由弦的震动引起
的。其中前三种是开弦,万有引力是闭弦。 开弦就是说,弦有2个端点。 闭弦就是首尾相接,没有端点。 开弦的两个端点都在膜内部,所以前三种力不可能离开我们宇宙
的9维膜。 而只有万有引力没有端点的束缚,他可以自由穿梭在所有纬度上。因此,
研究万有引力是我们研究我们空间是否是多维空间的一条道路。

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wugongpanda
2 楼

说了这么多, 超弦理论似乎可以解释目前理论物理学上的所有疑云,但是可惜目前还
无法通过实验方法检验超弦理论。 他还仅仅存在于数学上的成立。也许是因为他太超
前了。

如果真的能证明多维空间的存在,那必是上帝级别的发现。 比发现什么外星生命的逼格要高的多。

那么问题来了,有没有什么途径来验证超弦理论多维空间的存在呢?

1,可以通过在很小尺度测量万有引力。 我们空间的6个额外维度蜷缩在普朗克尺度的
卡拉比邱空间上,万有引力在这上面传播后会跑进其他维度,从而带走能量。 如果我
们能在万有引力还未来得及跑到其他维度之前测量他,就应该发现万有引力在普朗克尺度上比宏观尺度大很多。 我们可以用强子加速器制造一个量子级别的微观黑洞,这个
黑洞因为霍金的蒸发理论,会瞬间蒸发掉。 我们只需要测量黑洞的能量有没有降低,
就可以验证是否有引力子带着能量进入了其他维度。 这需要超牛逼的粒子加速器。

2,我们也可以使用LIGO观察发生在宇宙爆炸初期的弦的痕迹。 当时的弦会随着宇宙膨胀而被放大,会造成引力波不寻常的变化。 我们只要有更精确的LIGO装置,能观察到
这种引力波。就能证明超弦理论的正确性。

3,此外我们还可以通过寻找磁单极子。等等还有其他方法。

可见,超级粒子加速器,和超级LIGO是高端理论物理突破的必要条件。 我们或许有幸
能在本世纪从实验上验证超弦理论,找到多维空间。 换句话说,如果这些高端硬件没有突破,人类工程能力没有提高,恐怕理论物理几千年都会停滞不前。

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hamsterdam4
3 楼

学习

【 在 wugongpanda 的大作中提到: 】
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:1,我们生活的空间,是高维空间
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:我们生活的空间有10维。 我们生活在其中9维的一个子空间(9维膜,9维manifold)。 :这9维膜中,我们能感知的有3维。 其他6维蜷缩在很小很小的尺度,小到普朗克尺度
(原子半径的亿万分之一)。 这6维被称为“卡拉比-邱”空间。 由卡拉比提出,由丘成桐证明数学上的存在(因此丘成桐获得菲尔斯奖)。
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:之所以认为高维空间的存在是因为人们在计算光子质量的时候发现,如果仅仅是3维空:间,光子的质量大于零,直接违反相对论。 只有在高维空间中,光子的质量才可以是:零。经超弦理论计算,我们的空间有9维。超对称理论认为我们的空间有10维。我们的:空间必须是奇数维,否则违反杨震宁,李政道,吴建雄发现的宇诚不守恒。其实这二
者并不矛盾。9维空间只是10维空间的一个子空间。
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:2,宇宙大爆炸的成因。