科学家寻找新宇宙维度 宇宙可能存在十维

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中评社香港3月15日电/外国媒体报道,按照目前公认的科学理论,宇宙是由三维立体空间和作为第四维的时间共同构成的。但美国维吉尼亚州立大学的科学家日前称,他们目前正在寻找上述四维之外的其它宇宙维度。

这听上去似乎像是电影《阴阳魔界》中的一个片段,负责该研究项目的研究人员有维吉尼亚理工大学理学院物理副教授约翰·斯蒙尼迪和研究生迈克尔·卡维克。卡维克说:“我们正在探索一种理念,即除了目前我们已知的空间3维和时间1维外,宇宙还有一个令人察觉不出的小维(约是1纳米的十亿分之一)。这个额外的维可能是卷曲的,处于一种类似宇宙大爆炸时整个宇宙所处的状态。”

搜寻工作已经启动

研究小组目前正在寻找小型原始黑洞,这些黑洞爆炸时可能会产生地球可以探测到的无线电脉冲。它们之所以被称为原始黑洞,是因为它们是伴随宇宙伊始所产生的。科学家们认为,黑洞会随着时间的流逝蒸发,由于质量的不断丢失而收缩。一个比额外维大的黑洞可能会抱合起来,就像一个软管外缠绕的厚橡皮圈。当一个黑洞收缩到额外维的大小,这个黑洞就会伸展得非常纤细,然后猛地折断,导致爆炸,接着爆炸就可能会产生无线电脉冲。

在美国国家科学基金会的许可下,维吉尼亚理工大学的研究小组正在准备在蒙哥马利县架设起一台8米波长的瞬变阵列射电望远镜,在天空中搜寻来自300光年外爆炸发出的无线电脉冲。在北卡罗莱纳州西南部,研究小组已经设立了一个类似的望远镜,进行了数月的搜寻工作。斯蒙尼迪说:“我们心里都有许多关于产生无线电脉冲的猜想和预测,其中一个猜想就是原始黑洞爆炸,只不过我们还未探测到这种无线电脉冲。我们主要在搜寻可能产生无线电脉冲的奇异的高能爆炸。第二台射线望远镜的架设将有助于科学家们对两台望远镜的观测结果进行相互验证。假设2台望远镜都在同时探测到了同样的脉冲,那就可以证明我们的猜测果如其然,而非人工干涉产生的脉冲。”

宇宙可能存在10

约翰·斯蒙尼迪表示,“弦论”又叫超弦理论,该理论认为,宇宙中所有的物体都是由微小的、振动的能量弦所构成。该理论是囊括了从广袤星系到亚原子微粒在内的所有物体的物理学规律。尽管科学家们还在为这个理论争论不休,不过,更多的只是修正而不是驳倒它。以“弦论”的观点来看,我们的世界并不完整。除了三维空间和时间之外,“弦理论”预测还应该存在另外6个空间维度。这些“隐藏”的空间维度以极其微小的几何形状卷曲在我们宇宙的每一个点中。约翰·斯蒙尼迪说,“不过你也不用为看不见10维的世界而感到担忧,因为我们的大脑习惯于只是三维的空间,而对于其他六维空间结构却很难感知。虽然科学家们利用计算机模拟出了类似的6维几何体,但没有人能够确切地知道他们的形状到底是怎么样的。”

科学家们为何要搜寻额外维呢?原因之一是与弦理论有关。卡维克说:“根据弦理论的要求,宇宙至少有10维,那么额外维应该是一个与之一致的理论。然而,我们仅仅想出了一个额外维的模型。”一些理论家认为,日内瓦附近建造的大型强子对撞机可能可以探测到一个额外维。维吉尼亚理工大学的研究小组则希望,通过大量的努力和耗资可以借助射线天文学探测到这些额外维,他们计划进行至少5年的搜寻工作。

如何寻找新的宇宙维度

因为缺少必要的时间机器,科学家将使用另外一种辅助手段,一幅宇宙大爆炸释放的宇宙能量图。这种爆炸释放的能量在随后的130亿年里其实都没有发生变化,它可以被卫星捕捉到,比如美国的威尔金森微波各向异性探测器。通过绘制出宇宙能量图可以帮助我们对宇宙的雏形有一个大概的印象。约翰·斯蒙尼迪解释说,正如一个影子可以大致反映一个物体的形状一样,太空中宇宙能的结构也可以表现出6维空间的形状。为了学会如何从宇宙图中发现六维几何体的标志,他们采用了逆推法。他们选择了两个不同类型的数学几何模型,然后计算出这两个几何体在宇宙中所描述出来的能量图。当他们将这两幅图进行比较时发现了细微却十分重要的区别。

研究的结果表明特殊的宇宙能形式能够携带着6维形状几何体的重要线索。约翰·斯蒙尼迪说,虽然目前将他们的发现与我们的宇宙进行比较的数据还不够精确,但未来的实验应该能够更加敏感地检测出不同几何体之间的微妙区别。随着技术的提高,人们可以捕捉到更加精细的宇宙能量图,或许可以帮助科学家揭开宇宙能量图的密码,并且确定适合我们宇宙的唯一几何学。