高维空间可能真的存在,科学家:它可以完美解释两大宇宙未解之谜

发布者:倚窗望月 2025-12-16 10:07

在我们所知的三维空间之外,会不会还有更高维度的空间呢?对此,有科学家提出理论称,高维空间可能真的存在,因为它可以完美解释两大宇宙未解之谜。下面我们就来看看这具体是怎么回事。

宇宙中存在着四种基本力,分别是强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和引力,而在它们之中,引力可以说是弱得离谱,其强度远远低于其他的三种基本力。

举个例子,假如你把一枚铁质的回形针放在地面上,然后再用一块磁铁从上方逐渐接近它,那么你就会发现,当回形针和磁铁的距离达到一定程度时,它就会直接被磁铁吸上去,而这也就意味着,整个地球的引力,都比不过这一块小小的磁铁产生的电磁力。

所以第一个谜团就是,引力为什么会如此之弱?那第二个谜团是什么呢?答案就是暗物质。

已知的观测数据表明,宇宙中似乎大量存在着一种无法被直接观测到的神秘物质,它们不发光、也不吸收和反射光,却可以产生强大的引力。

这种神秘的物质就被称为暗物质,根据已知观测数据的估算,宇宙中暗物质的质量,大概是我们可以直接观测的普通物质的5倍多,但它们到底是什么,至今仍然是一个巨大的谜团。

好的,现在我们再来看看科学家提出的理论——“膜宇宙学”(Brane cosmology),简单来讲,该理论认为,我们所知的空间如同一张三维的“宇宙膜”,它“嵌”在一个更高维度的空间之中,在此假设成立的基础上,引力就会向高维空间“泄漏”,如此一来,在我们看来,引力就会弱得离谱。

但问题是,如果真是这样的话,那其他的三种基本力为什么不会“泄漏”呢?其实这是可以解释的。

在粒子物理标准模型中,强相互作用力、弱相互作用力和电磁力,都是由特定的基本粒子传递的(强相互作用力由胶子传递,弱相互作用力通过W和Z玻色子传递,电磁力则由光子传递)。

而根据弦理论,基本粒子是一段段振动的“弦”,这些传递非引力相互作用的基本粒子对应的是“开弦”,它们的两个端点必须附着在三维的空间里,所以如果我们所知的空间是一张三维的“宇宙膜”,那么这些“开弦”的两端就会被牢牢地“钉”在这个“宇宙膜”,无法进入额外的维度。

科学家推测,引力也应该由某种特定的基本粒子传递,并将其称为“引力子”,而根据弦理论,“引力子”对应的是“闭弦”,由于“闭弦”是闭合的,它们不依赖特定的时空结构存在,因此“引力子”就不会受到维度的限制。

另一方面,如果你不认同“引力子”,那我们还可以通过广义相对论进行更简单的解释,即:根据该理论,引力的本质是时空的弯曲,当然不会受到维度的限制。

也就是说,无论从哪方面来讲,引力都可以向高维空间“泄漏”,所以我们可以合理地认为,引力之所以弱得离谱,并不是因为它本身弱,而是因为它大部分都被“泄漏”到高维空间里去了。

有了这个前提,暗物质之谜也就可以解释了,简单来讲就是,在高维空间中还存在着其它的“宇宙膜”,它们的物质所产生的引力也会“泄漏”到高维空间里,其中的一部分可以作用到我们的“宇宙膜”,进而在我们这里产生了明显的引力效应。

而由于其它“宇宙膜”的非引力相互作用不会向高维空间“泄漏”,我们也就无法直接观测到它们的存在。

可以看到,如果高维空间真的存在,就可以完美解释前文所述的两大宇宙未解之谜,当然了,就目前的情况来看,这也只能说是一种未经证实的假说,实际情况是否真是这样,还有待进一步的探索。

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