在四大基本作用力里面，引力是相當(dāng)微弱的，很明明顯的例子就是，我們可以輕松舉起一個物體，這個過程是在對抗整個地球的引力。相比之下，電磁力比引力強大很多，一個磁鐵可以輕松吸起或推動一個物體遠(yuǎn)離地球。
為什么會這樣？要解答此一疑問，我們得先深入探討更根本的議題。
當(dāng)代備受矚目的量子引力理論將所有基礎(chǔ)粒子視作弦上振動的能量，而這些弦存在于一個卷曲的九維或十維空間中，而非我們?nèi)粘Ｋw驗的三維空間。那么，空間的維度究竟意味著什么？
線條作為我們熟知的幾何形象，僅需其長度來描述，它是一維的體現(xiàn)。想象一下，高維物體的形成，就如同通過在某一低維物體中垂直于其伸展方向移動而得。就如同點的移動形成線一樣，面的概念，同樣為我們所熟知，擁有長度和寬度，需兩次的測量才能明確，因此它是二維的體現(xiàn)。
如同由點生成線一樣，我們可以通過線在垂直于其長度的方向上移動而得到面。體積作為我們生活中非常熟悉的概念，擁有長、寬、高三個維度，需要三次測量來描述，是三維的體現(xiàn)。與由線生成面相似，正方體、圓柱體和球體等三維物體可以通過正方形在長、寬之外的方向移動而形成。
隨著維度的增加，概念將變得更為復(fù)雜。在數(shù)學(xué)上易于表述的高維物體，可以看作是立方體在長、寬、高之外的維度上移動形成。盡管我們的大腦難以形成直觀的圖像，但如何探知這些額外的維度呢？
我們可以從光的擴散行為入手。在三維空間中，光源的亮度會隨著距離的平方反比下降，因為光所觸及的面積與距離的平方成正比增加。但若在四維空間中，亮度的下降則是與距離的三次方反比；在五維空間中與距離的四次方成反比，以此類推，在十維空間中則與距離的九次方成反比。
現(xiàn)在回到弦理論中的弦，設(shè)想這些膜代表了我們所居住的三維空間，那么像夸克或電子這樣的粒子實際上是兩端被固定在這膜上的弦。而引力的媒介子——引力子，則是閉合的弦，其兩端并沒有束縛在我們的三維空間內(nèi)，因此引力子可以自由地穿越其他維度，如同在我們的三維空間中一樣。
這可能解釋了引力為何如此微弱：我們實際上只感受到了引力的極小一部分，而大部分引力已經(jīng)泄漏到了其他維度。那么，這些額外的維度隱藏在何處？
一個可能的解釋是，這些維度無處不在，卻極其微小。想象一根電線或弦，從遠(yuǎn)處看，它只是一維的線條。但當(dāng)你靠近觀察，小到甚至比電線的厚度還細(xì)，你就能輕易發(fā)現(xiàn)它實際上擁有更多的維度。
實際上，在最小的尺度上，每一點的空間都蘊含額外的維度。如果我們足夠小，空間看起來就像是著名的“卡丘空間”，這一術(shù)語得名于出生在中國香港的著名數(shù)學(xué)家丘成桐。
像歐洲核子中心的LHC這樣的加速器，能將質(zhì)子和反質(zhì)子加速到極高的能量并發(fā)生撞擊，足夠高的能量或許就能創(chuàng)造出引力子。一旦產(chǎn)生，我們可能會在三維空間中看到它們形成，并迅速無聲地逃逸到隱藏的額外維度中去。
熱門跟貼