宇宙空间有几维?

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【明慧网二零一一年四月六日】(明慧记者华云编译)以人类的智慧探测宇宙的奥秘给人以盲人摸象的感觉。天文学家们只能从各种数据之中找出蛛丝马迹进行大胆的推测。

根据最流行的大爆炸学说(这个学说目前仍然只是个假设而已),我们身在其中的宇宙起源于一个点,爆炸之后经过130亿年的时间成为现在的样子。对于这个点到底有什么样的特性和它为什么爆炸,科学家无从解释。不过在今年三月份的一期《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,两位科学家Jonas Mureika 和 Dejan Stojkovic提出早期宇宙可能只有一维或二维空间。

他们推测,宇宙爆炸之后首先产生的是一条线,在后来的降温过程中这条线逐渐横向扩展成一个平面,随着宇宙进一步降温,它又纵向扩展成为我们现在的三维空间(三维分别是长、宽、高)。那么是不是到此为止了呢?现有的探测手段无从知晓,两位学者推测也许我们生活在四维空间的一个三维的面上。

这一大胆新颖的假说建立在他们对宇宙射线的观测和分析结果上。宇宙射线充斥在宇宙之中。在宇宙冷却的过程中,它所发出的射线的能量也随之降低。所以根据探测到的宇宙射线的能量,可以猜测它是哪一时期发出的射线。能量越高,时间越久远。这两位物理学家在研究能量超过1TeV的射线时发现一个奇怪现象,这些射线几乎存在于一个平面之中。 也就是说,在一个时期之前,宇宙是一个平面的。两位科学家以此类推,在更早时期,宇宙是一条线。

为了佐证他们的假说,两位学者借用爱因斯坦相对论提出了一个测量引力波的实验,根据相对论的推测,引力波只能存在三维或三维以上的空间中,无法存在于更低维的空间。同时,瑞士高能对撞机也可以研究能量高达1Tev 的粒子,分析粒子对撞后的信号也可以知道它们是不是在一个平面上。

换一个角度想想, 如果宇宙真是从一维(线)发展到二维(面)然后到三维(体),这倒不象是爆炸,更象是有谁把宇宙拉开了一样。在四维或者更高维的空间里,我们感知到的三维的宇宙就象是一个层面。这让我们联想到中国古代神话中的盘古开天地,和佛道两家谈到的不同层的天。

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