十一维空间是基于m理论提出的物理模型,认为宇宙存在11个维度,包括4个可感知维度(3维空间+时间)及7个未被直接观测的隐藏空间维度。该理论由弦理论拓展而来,用以统一解释微观粒子与宏观宇宙的物理规律。
m理论提出,高维空间中电场与磁场的相互作用形成引力,而额外维度可能以“卷曲”或“膜”形式存在。膜理论进一步假设,三维宇宙为漂浮在四维空间中的膜,与邻近膜的碰撞可能引类似宇宙大爆炸的事件循环。隐藏维度无法被直接感知,但可通过物理现象(如分子手性、黑洞特性)间接推测。
该理论起源于2o世纪9o年代,旨在解决弦理论的十维漏洞。1998年,《美国科学》文章阐述了m理论对统一场论的推进,通过引入十一维框架兼容量子力学与广义相对论。膜概念的提出标志着从弦到膜的维度扩展,相关研究涉及几何学、粒子物理及宇宙学等多领域。
高维度时空和高维度空间是不同的。举例来说,在三维空间中只有一个时间维度,但它是一个伪维度,即它的单位和其他三个维度不同。四维空间的第四维仍然和三维空间的维度具有相同性质,时间仍是伪维度。因此,不可把时空和空间混为一谈。
在九八年二月的‘美国科学’上,有一篇介绍m理论的文章。Thetheoryofm:mstandsformagic,mysteryormember。讲了统一场论的最新进展。一个粒子不但有电荷的相吸,还有磁场的相互作用。两者的统一构成引力。我们一直以为影响无限小的粒子的因素与影响着地球般大小的星球的因素是不同的。因为过去的所有理论难以用于同时解释粒子和星球的运动。也难以解释引力的形成。而m理论则正是一种正在形成的可以解释从无限小的粒子到无限大的宇宙的统一场理论学说。文章中说这个理论为越来越多的实验所证实,是继相对论以来,本世纪最伟大的物理学理论之一。据说在弦理论的研究中,现十维空间还有理论漏洞,新的膜理论就在弦的线上展拓成膜,以十一层空间来解释宇宙。而只有其中四维空间可为人类所感觉,其余的感觉不到的空间,就如声波和光谱一样,我们人类听不到的声波和也看不到红外线,却不因我们的不能察觉而就可认为根本不存在。正是在更高的空间里,物体的电场和磁场相互作用形成万有引力。也只有引入更多的空间才可以解释为什么分子的结构有左旋和右旋的向性不同。而宇宙的许多自然之谜如黑洞等,以更多空间的理论才有可能存在和解释。
膜理论的出现意味着一种全新解释宇宙大爆炸的说法,该说法表明我们生活的整个宇宙是一层可以随意弯曲拉伸的膜,也称为三维空间,在不远的地方也有一层膜,可以说是另一个宇宙,也是三维空间,当中的空隙,是四维空间,在某种未知力(有可能是暗能量)的作用下,两层膜以极慢的度缓慢接近,遐想的距离为1o万亿光年(1o的13次方),当膜接触后,相互碰撞,动能转化为热能,热能开始缓慢在膜上散开,宇宙中的万物开始毁灭,然后冷却,开始新的循环。这就是新理论的宇宙大爆炸,当碰撞后,两层膜又弹回原来的位置,重新在未知力的作用下,缓慢接近,如此往复,宇宙开始循环,永不停止。
这仍然是纯粹几何学上的维度,属于多元几何学即维度学研究的范畴,这样的维度不只和位置(表示一个几何点在空间中的位置)有关。在物理自然的实际世界中,情况要复杂得多进行考察的思维意识客体(对数维)可以融入到世界中,形成透视;也不可能完全没有大小,因此可能在世界的倍率(指数维)中移动形成对世界的缩放和变焦;甚至所有系统都可能是粒子化的、运动的、……,所以物理学的维度还可以含有温度、密度、度、……等等一切物理量。参考多维空间、高维空间、19维空间为他们做的全新多角度的定义。
多维空间指由四个或更多维度构成的理论模型,在数学和物理领域用于描述高维结构。根据相对论,四维时空由三维空间与时间轴组成,但时间维度与其他空间维度存在本质差异。弦理论提出宇宙可能原本具有十维(九维空间加一维时间),大爆炸后三维空间扩展形成可观测宇宙,其余维度卷缩于微观尺度。
数学上四维空间在三维基础上增加一个空间维度(轴),与四维时空(三维加时间)性质不同。m理论认为宇宙由11维构成,其中7个维度压缩为微观弦结构,不同振动形式对应基本粒子。高维空间理论尝试解释量子力学与相对论的矛盾,并衍生出虫洞和平行宇宙等假想概念。
1926年卡鲁扎尝试通过引入额外空间维度统一引力与电磁力。弦理论推测宇宙初期存在十维空间,后续演变形成当前结构。科幻作品中常以四维空间描述突破三维限制的现象,如《三体》中四维生物可透视物体内部。
我们通常的空间概念,是指由长、宽、高组成的三维空间。时间本身具有维度的某些特点,例如一条时间轴可以连接无数个3维空间,因此可以认为我们生活在3+1维时空(4维空间)中;但时间与长、宽、高却是有很大的区别的,例如时间单位与长度单位是不一样的,因此这还不算真正意义上的多维空间。由于光子只能在三维空间中传播,人的肉眼无法看到其他可能存在的维度,这就使得对多维空间的探寻非常困难。但是,众多的科学家、物理爱好者和科幻迷还是提出了各种有关于多维空间的理论。
在平行宇宙理论中,由于存在着无数多个3维宇宙,这些宇宙并不能通过长、宽、高或者时间进行相连,只能通过另外一条维度进行连接,因此平行宇宙本身至少就是一个4+1维时空(5维空间)。
在弦理论中,认为各种基本粒子都是由很小很小的线状弦组成的,在众多现象难以用理论解释的情况下,爱德华·维顿提出了11维空间的概念。
有些人认为,进入黑洞就可以见到神秘的多维几何体。
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