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六维空间和八维空间 竟然有两个时间

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发表于 2016-9-21 22:06:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
六维——两个时间
当物理学家提出涉及更多维数的宇宙理论时,他们通常只是指空间是高维的,并不涉及多维时间。
这也很好理解。如果时间是多维的,物体就可以在高维时间坐标中沿环路运动,也就是说,高维时间使得物体可以随意穿梭于我们所处的一维时间上的任意两点,这就违背了光速是宇宙最快速度这一定律,并且使我们可以进行时间旅行,而这与我们目前的宇宙观测结果不相符。

六维空间和八维空间 竟然有两个时间

六维空间和八维空间 竟然有两个时间


然而,到了1995年,南加州大学洛杉矶分校的伊扎克·巴尔斯通过M 理论巧妙地构造出了一种存在高维时间的理论框架。该理论允许第二时间维存在,且不违反光速不变的结论,这种模型能够解决粒子物理学标准模型无法解决的一些问题。M理论是弦理论的发展。该理论的目标是成为万有理论,一个能解释所有的相互作用的物理理论。它试图把四种基本相互作用力——电磁力、引力、强核力和弱核力——统一起来。它还试图融合当前所有五种超弦理论和十一维的超引力理论。为了充分了解它,爱德华·威滕认为需要发明新的数学工具。M理论的“M”包含有许多意思,例如魔术(magic)、神秘(mystery)、膜(membrane)、矩阵(matrix)等。

但这里有个陷阱:这个高维时间理论若要成立,必须同时存在一个额外维度的空间,因此在巴尔斯构造的模型中,宇宙共有6个维度(4+2),这个宇宙中的事物和我们熟悉的四维宇宙中的非常相像,唯一的区别是,在六维世界中,描述物质构成和相互作用的理论是六维标准模型,而当这个高维模型投射到四维时,将产生很多不同的四维版本,每一种描述一个不同的四维宇宙。

八维——八元数的神奇结构

八维是八元数能够自然存在的空间。八元数是一种非常奇怪的数学结构,正如加州大学河滨分校的数学家约翰·巴泽所说:“它是那个要被人一直锁在阁楼上的疯叔叔。”
八元数是仅有的可以进行除法运算的四种数制(注: 实数、复数、四元数、八元数)之一,能够进行所有代数运算。八元数的运算方式复杂异常,不像我们熟悉的传统数制中的任何一个。

六维空间和八维空间 竟然有两个时间

六维空间和八维空间 竟然有两个时间


为什么物理学中要引入八元数呢?这是因为在某些物理学问题中它是极为有用的工具。由八元数组成的矩阵可以构成一种叫作E8特殊李群(李群是由1 9世纪挪威数学家索菲斯·李在研究多维对称时发明的,E8是李群中举的一个例子)的复杂的数学结构,这种数学结构是某些弦理论的核心内容。

六维空间和八维空间 竟然有两个时间

六维空间和八维空间 竟然有两个时间


2007年,E8群成为热门话题,加瑞特·里斯基于E8群结构提出了一种可以统一万有引力和其他三种相互作用力的统一理论,与弦理论完全不同。里斯本人没有科研背景,他花了相当多的时间在夏威夷冲浪。科学新闻界对他的研究成果的报道触怒了一些人,比如伦敦国王学院的迈克尔·杜夫。他说:“弦理论家自从20世纪70年代末就开始研究E8,我们不需要冲浪好手来告诉我们这很好玩。”(注:里斯本人的数学基础不错,但是物理学很差,其理论在物理上完全站不住脚,只是一个计算得比较正确的数学练习而已。)

杜夫认为,八元数到底有没有价值,还很难确定,我们还不知道八元数是否与真实世界有关,所有由此提出的理论都还未经过实验的检验。

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