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揭秘M理论与平行宇宙 或拥有奇异时空迁移定律

http://www.kexue.com 2013-11-20 08:42:44 腾讯科学  发表评论


建立在M理论基础之上的宇宙完全与我们处于的宇宙不同,其物理性质和量子态都不一样

  作为平行宇宙的第四类,建立在M理论基础之上的宇宙完全与我们处于的宇宙不同,其物理性质和量子态都不一样,甚至我们无法用直观的图像来表述这样的宇宙。M理论是弦理论的延伸,而超弦理论则发展自弦理论。弦理论与传统的基本粒子论不同之处在于不把一个基本粒子看成一个点粒子,而认为其是一根一维的弦,显然这种思维完全“颠覆”了以往所有的宇宙学理论,弦理论中著名的威尼采亚诺公式可以理解为弦与弦的散射振幅,在此基础上建立平行宇宙拥有难以想象的开放程度。

  量子力学中波和粒子被认为是同一现象的两个不同表现,弦理论认为每一种振动模式都对应着一种粒子,特定弦的振动频率决定了粒子的能量和质量,一根弦的不同振动模式可以形成我们现在所熟知的基本粒子。比如,根据弦理论,粒子被看作是长度为普朗克尺度一维弦,在引入费米子的坐标后,科学家提出了超弦理论。超弦理论暗示的平行宇宙时空必须拥有十个维度,时空中也存在超对称现象,但没有真空稳定态的问题,超弦理论的形成意味着此类平行宇宙并非由粒子和场构成的时空,宇宙不仅是四维时空,而是多维的。

  10维超弦理论避免了量子力学与广义相对论合并时遇到的重整化问题,还在一定程度上连接了强力、弱力、电磁力以及引力四种基本力。我们所处的时空是4维的,三维时空加上一维的时间,需要指出的是,我们熟知的牛顿力学、广义相对论、电动力学还有量子场论等都可以存在于高维时空,不但可以在四维时空中进行完好地表达,也满足四维以上的时空,没有迹象表示这些理论不适合高维时空。

  上个世纪90年代中期,南加州大学超弦会议上,物理学家威顿等公布了有关超弦的研究成果,涉及对偶性与不同超对称理论,科学家发现可以用不同的维数膜来研究对偶性,超弦理论下的10维时空通过强耦合极限可以形成11维的时空,由此诞生了M理论,10维时空中一根弦围绕在第11维度的膜上,由此M理论拥有了一个强大的膜空间,统一了五种超弦理论和11维超引力理论。M理论的发展成熟意味着我们的宇宙建立高维时空中,完全颠覆了我们对宇宙是四维时空的概念,同时由M理论构造出的平行宇宙存在于一个膜的世界中。

  科学家发现时空是10维的,减去我们看见的3维时空还有7个维度,这些额外的空间必须进行紧致化处理,将其卷曲成普朗克尺度,因此我们看不到这样的维度,加上1维的时间,正是我们现在看到的时空。M理论向我们展示了一个神奇的膜宇宙,不仅时空的多维的,膜结构也可以是多维的,我们的宇宙很可能是由多层膜构成的高维超空间,通过无数次的卷曲形成3-膜空间,看似非常遥远的系外行星,在多层空间中可能仅距离我们数毫米。M理论为平行宇宙理论的发展提供了潜在机会,该理论的提出不仅使得我们所处的宇宙呈现鬼魅般神秘,由此构造出的平行宇宙可能也拥有类似的时空。(Everett)

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