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宇宙高维度空间 文明 生命

2017-6-19 20:11| 发布者: 伤我心太深| 查看: 730| 评论: 0

  宇宙高维度空间 高维度文明 高维度生命!我们提到黑洞的引力会剧烈扭曲其附近的空间。如果将空间想象成一张橡皮膜,被黑洞扭曲后的空间就有点像是橡皮膜上放了一块重物的样子。在现实生活中,橡皮膜是在三维的空间中弯曲。那么黑洞附近的空间是向哪里弯曲呢?弯曲的空间似乎自然地要求存在额外的维度。理论物理学家们有时会将我们所在的三维时空称作世界膜,它镶嵌在一个更高维度的超体(bulk)中。


  人类是三维的生物,很难在直觉上理解四维空间的样子。但我们可以从低维度世界的现象中获取一定的经验。想象一下,一个生活在二维世界的二维人,在她/他的经验中,世界只有前后和左右两个维度。如果一个三维的球体,正好穿过这个二维的世界,二维人会在她/他的世界里看到一个圆。她/他可以围着圆走一周,测量这个圆的周长,但是她/他却无法直观感知球体的体积。在球体穿过二维平面的整个过程中,二维人会看到一个圆出现、变大,再次变小,最后消失。通过类比,我们可以想象一个四维的球体穿越过三维空间的情景——我们会看见一个三维的球体出现、变大,再次变小直到消失。



  然而当我们说到「看到」的时候,实际上并不严谨。理论物理学家相信我们所在世界膜中的核力,弱相互作用力和电磁力都不能够离开三维空间进入高维。在三维空间,当我们用一束光(也就是电磁波)照射物体,我们可以通过反射的电磁波看到这个物体。但是四维世界的物体既不能反射电磁波,也不会发射电磁波,我们根本无法看见它。唯一被认为能够和在高维度空间物体相互作用的力是引力。


  当一个四维的物体穿过我们的世界时,我们只能通过它的引力效应感知到它。在电影《星际穿越》中,库珀和布兰德教授领导的NASA团队都注意到了各种引力异常现象,这就是高维文明在帮助地球人的过程中引起的引力效应。


  然而更高的维度和前三个维度有很大的不同。在我们的三维世界里,引力定律是平方反比率。距离太阳是地球两倍远的星球,感受到的太阳引力只有地球的四分之一。然而如果世界有第四个平直的维度,那么引力场的强度就会随半径的三次方下降。如果真是这样,木星、土星都无法被太阳的引力束缚,而是会逃逸出太阳系。人类对太阳系的观测,已经充分证明了引力随距离的平方反比关系。因此,新的维度不能随意添加。



  但理论物理学家相信高维度空间确实存在,只不过它们在微观尺度上卷曲,而这种卷曲可以避免引力场过快发散的问题。事实上,弦论研究者认为宇宙可以存在11个维度,我们生活三维空间加一维时间中,其他的七个维度都卷曲得很小。在《星际穿越》的科学设定中考虑了各种可能的超体构成方式,但是为了不让观众们犯晕,这些高维空间的卷曲并没有在银幕上表现出来。

  谈到高维文明,在电影《星际穿越》中,库珀和阿梅莉亚将其称作「它们(they)」。「它们」从未在电影中正面出现,但是「它们」移动了虫洞,使得地球人类前往围绕黑洞卡刚都亚的行星。为什么它们要帮助人类,电影中的库珀猜测「它们」实际上就是未来的我们。在未来某个时间,人类文明高度发达,最终进入了高维空间。


阿梅莉亚则猜测,在高维空间中「它们」不但可以在空间维度上移动,还可以在时间维度上自由移动:「他们是五维的生命。对他们来说,时间也许只是另一个物理存在的纬度。对他们来说,过去也许只是一个他们能够跋涉进入的峡谷,而未来是一座他们可以攀登上的山峰。」从阿梅莉亚的这段台词来看,即使「它们」是人类未来的发展阶段,但也已经在身体构造上(如果它们还有身体)和人类完全不同。而在电影中,它们之所以不能和人类直接交流,也许是因为进入四维空间后,它们不再能控制三维空间中的力场,除了引力。所以它们只能让库珀去完成传递信息的使命。


  当库珀掉入卡刚都亚的黑洞之后,就进入了高维文明制作的超立方体。超立方体像观光缆车一样,带着库珀回到了过去。但库珀不能直接和年轻的墨菲直接交流,只能用引力传递信号。库珀学会了用引力去扰动墨菲手表的时间线,这个引力信号转化成了手表时间的扰动。这样的时间旅行是可能的吗?基普·索恩教授认为这可以算是一个合理的想象。


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