##

这是关于大额外维度系列的第一部分。

我总是说，区分真正的科学与伪科学的因素之一在于，尽管在这两者中你都可以说出任何突然冒出来的疯狂想法，但在真正的科学里，你有义务认真对待那个想法。

你可以想象一个深夜，你和朋友们在一起闲逛，大家天马行空地讨论着一些疯狂的想法。也许是因为大家都放松了下来，也许只是一份美味的葡萄酒和奶酪搭配就够了 —— 然后你突然有了一个疯狂的想法，并且鼓起勇气和大家分享：嘿，各位，听着。 如果宇宙有更多维度会怎么样 ？

强有力的想法。有趣的想法。可能是错误的想法，但这从未阻止过我们。而在伪科学领域，这种思路往往就到此为止了，或者你只是开始抛出一些松散关联、由此衍生的想法。

但如果你对一屋子物理学家说这话，你会看到神奇的事情发生。你会开始看到这些非常严肃、非常聪明的人认真对待 这个想法。那么认真对待一个大胆的想法意味着什么呢？这意味着我们要探索这个想法是否真的可行，以及是否有办法可以测试它。

那么，宇宙是否存在额外维度呢？好吧，让我们认真对待这个想法，看看它会把我们引向何方。

要想知道一个疯狂且可能很棒的新奇想法在我们所处的现实世界中是否真的可行，我们需要做两件事。实际上，应该是三件事。其一，我们要看看这个新想法是否能解决我们可能面临的问题。它能化解长期存在的矛盾吗？它能带来新的见解吗？它能解释一个长久以来的谜团吗？要让这个新想法行得通，它就必须真正发挥作用，从而帮助我们在更 深入了解宇宙的征程中取得进展。

第二，要让这个想法成立，它必须符合已知的物理学规律。不过这并不意味着它不能打破任何东西。如果说物理学家有什么喜欢做的事，那就是打破他们所有的玩具。但我们必须弄清楚打破的是什么、在哪里打破以及为什么打破，这样才能理解这个新想法的含义。

第二点，我们必须用这个新想法来做预测。我们要测试这个东西，所以需要有可以指向的对象，有可以探究的事物，有可以剖析的东西，看看里面发生了什么。

最后，我们需要设计一种方法来实现这些测试。我们需要新建天文台或对撞机吗？我们可以使用旧的存档数据 吗？我们能否利用现有设备，调整一下参数，从新的角度观察事物？自然是我们想法的最终裁决者，我们必须对其进行检验。

关于宇宙可能存在更多维度，我们已经尝试了所有三种方法我们仍然不知道是否存在大的额外维度（抱歉，可能有点剧透了），但这是因为这是一个非常棘手、复杂的问题，需要大量的细致思考和谨慎处理，而且在科学领域，你很少能得到明确的非黑即白的答案。相反，你会得到一系列哦，这很有趣，然后也许这样可行，接着不，事实证明那是个错误的方法，再然后那如果我们试试这个呢

就像我说的，我们会认真对待我们的想法，哪怕是那些异 想天开的想法。

额外维度的概念自 19 世纪以来就一直存在于大众想象中。比如看看洛夫克拉夫特传说中的怪物。但物理学家真正关注这个想法是在后来，当时一位名叫西奥多卡卢扎的人说：嘿，阿尔伯特，你的广义相对论非常出色，它在四维空间中运作。如果我们给它增加一个额外维度呢？我认为这或许能解决科学领域中一些长期存在的问题。

看到了吗？认真对待这个大胆的想法

卡鲁扎的 理论解决了一个统一问题。他发现，如果增加一个额外的空间维度，就能写出一套同时包含引力和电磁力的方程。这很棒。这告诉我们，这两种截然不同的力之间可能存在更深层次的 联系，这将带来许多 很 酷的新发现、洞见和技术奇迹。

一个问题：向左或向右，向前或向后，甚至向上或向下。我一直以来都没有忽略任何额外的移动自由。没有任何一个明显的方向是与其他所有方向都垂直的。

我们正在认真对待这个想法，而且这个想法必须与我们所了解的关于宇宙的其他一切知识相关联。所以，如果一个额外维度能让我们在物理学上有新的见解，那么这个额外维 度存在 于何处呢？

七年后，有人提出了一个关于额外维度可能存在之处的想法。就在这里，就在我们眼前，但它自身蜷缩得如此紧密，以至于我们从未注意到。你知道机场 X 光扫描仪处使用的 那种滚动式桌子吗？把它们想象 成紧致维 度。你把包沿着桌子推下去，它只朝一个方向移动。但在此过程中，它绕着那些在第二个维度上蜷缩起来的小滚轮转了一圈。你不会注意到那种额外的移动，只看到 包一直 向前滚动。

要让这一理论成立，额外维度（如果你想更 有趣点 的话，也可以是多个额外维度）必须非常非常小，小到普朗克尺度左右，也就是大约 10^33 厘米。为了让你理解这个尺度有多小，打个比方：你现在坐着的身体，和整个可观测宇宙的大小差距，比普朗克尺度和你的身体大小差距还要小。

那很小，小到我们在日常生活中甚至日常高能物理研究中都注意 不到。

对于爱好者们来说，你们已经知道，卡鲁扎克莱因理论（这一理念后来被如此称呼）曾沉寂了几十年，之后又重新崛起，成为 弦 理论的基石。 弦 理论进而需要十个（或者可能十一个，这取决于爱德华威 滕 如今的观点） 紧致的 额外维度。同样，所有这些维度都在接近普朗克尺度上自我卷曲，因此我们毫无直接观测到它们的希望。

但我今天不讨论 弦 理论。我对那些超级微小、超级卷曲、可爱得要命的额外维度不感兴趣。我感兴趣的是大额外维度。显然，这些维度不能太大。否则我们现在就该注意到它们了。但也许它们相对于普朗克尺度而言可以很大（公平地说，实际上万物都是如此），而且也许这些大额外维度与其他一切事物的相互作用没那么强。

那么，让我们认真对待这个想法。如果存在并非在普朗克尺度上卷曲的额外维度，它们能为我们带来什么作用吗？它们能发挥一些功效吗？

未完待续 ……

相关知识

宇宙是包含所有时间、空间、物质与能量的总和，起源于约 138 亿年前的大爆炸，此 后不断膨胀。它涵盖星系、恒星、行星等天体，还有未被完全理解的暗物质与暗能量。人类可观测宇宙范围约 930 亿光年，其整体大小仍未知，充满待探索的奥秘。

BY: Paul Sutter

FY: AI

如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除

转载还 请取得 授权，并注意保持完整性和注明出处