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第258章 弦与高维度

大星际修炼时代 万卷百城 2427 2021-03-29 09:41

  “那么关于超弦理论,你又知道多少?”周铭泽看向玄家家主。

  “自20世纪60年代以来,在科学家孜孜不倦地努力下,一个新的理论逐渐浮出水面,这就是超弦理论。”

  “超弦理论认为,在每一个基本粒子内部,都有一根细细的线在振动,就像小提琴琴弦的振动一样,因此这根细细的线就被科学家形象地称为“弦”。”

  玄家家主微笑看着周铭泽:“这就如同您的琴艺。”

  “拨动吉他一根弦,你会听到一个音。拨动另一根弦,你会听到另一个不同的音调,因为不同的弦振动的模式不同。”

  “一个音乐家通过一个吉他的六弦合奏,使这些弦在不同频率振动,便可创造出无数美妙的音乐。”

  “像琴弦的不同振动模式弹出不同的乐音那样,粒子内部的弦也有不同的振动模式,只不过这种弦的振动不是产生什么音乐,而是产生一个个粒子。”

  “不同粒子的性质由弦的不同振动行为来决定,电子是以某种方式振动的弦,上夸克又是以另一种方式振动的弦,如此等等。”

  “那岂不是说,我只要掌握了弦,基本就掌握了世界的本质?”周铭泽突发奇想。

  此言,引得在座众人心神震荡,不过他们都没法接这话,毕竟在座众人,都赶不上周铭泽的实力,没有发言权。

  “弦与粒子质量的关联是很容易理解的。弦的振动越剧烈,粒子的能量就越大;振动越轻柔,粒子的能量就越小。”

  沉默片刻,玄家家主又道:

  “这也是我们熟悉的现象:当我们用力拨动琴弦时,振动会很剧烈;轻轻拨动它时,振动会很轻柔。”

  “而依据爱因斯坦的质能原理,能量和质量像一枚硬币的两面,是同一事物的不同表现:大能量意味着大质量,小能量意味着小质量。因此,振动较剧烈的粒子质量较大,反之,振动较轻柔的粒子则质量较小。”

  “依照弦理论,每种基本粒子所表现的性质都源自它内部弦的不同的振动模式。”

  “每个基本粒子都由一根弦组成,而所有的弦都是绝对相同的。不同的基本粒子实际上是在相同的弦上弹奏着不同的“音调”。由无数这样振动着的弦组成的宇宙,就像一支伟大的交响曲。”

  “在量子理论中,每一个粒子还具有波的特性,这就是波粒二象性。我们明白了,粒子的波动性就是由弦的振动产生的。”

  “以前,我们想象所有的物质粒子都是点状的东西,没有空间大小。但我们明白了,那一个个点粒子其实并不是一个个实体的点,而是包含有一片片更微小的空间结构,这样的空间结构的振动乍看起来像是一个个点,是因为我们还没有更精微的探测技术。”

  “物理学家还发现,弦的振动模式与粒子的引力作用之间存在着直接的联系。同样的关联也存于弦振动模式与其它力的性质之间,一根弦所携带的电磁力、弱力和强力也完全由它的振动模式决定。”

  周铭泽点头,缓缓道:“相对论、量子力学、超弦理论为果然是这个时代的科技基石。”

  众人都是点头称“是”。

  周铭泽又问道:“那么,这些与神秘矩形体又有什么联系?”

  “这就涉及到高维了。”玄家家主神神秘秘:“这是我们多年来研究的成果,我们认为,神秘矩形体可能就是高维的存在。”

  玄家家主点头:“弦本身很简单,只是一根极微小的线,弦可以闭合成圈,叫闭弦,也可以打开像头发,叫开弦。

  一根弦还能分解成更细小的弦,也能与别的弦碰撞构成更长的弦。

  例如,一根开弦可以分裂成两根小的开弦;也可以形成一根开弦和一根闭弦;一根闭弦可以分裂成两个小的闭弦;两根弦碰撞可以产生两个新的弦。

  但是当一根弦在时空中移动时,它就没那么简单了。

  弦的运动是如此的复杂,以至于三维空间已经无法容纳它的运动轨迹,必须有高达十维的空间才能满足它的运动,十维空间是数学方程计算的结果。

  就像人的运动复杂到无法在二维平面中完成,而必须在三维空间中完成一样。

  点粒子内部的空间不是三维的,可能还有很多维,这似乎非常不可思议,不过,认真想起来,高维空间的存在完全是合理的。”

  周铭泽点头:“你们玄家,对这两者的研究还真是挺深入的。”

  玄家家主点头:“为了看清这一点,我们可以举一个水管的例子。

  我们知道,水管的表面是二维的,但是当我们从远处看它时,它却像是一维的直线。

  这是为什么呢?原来,水管的那两维很不一样,沿着管子伸展方向的一维很长,容易看到;而容易绕着管子的那一个圆圈维很短,“卷缩起来了”,不容易发现。你必须走近水管,才能看清绕着圆圈的那一维。”

  “这个例子表明了空间维度的一个微妙而又重要的特征:就是说,我们的宇宙有像水管在水平方向延伸的、大的、容易看到的维——我们寻常经历的三维,也有像水管在横向上的圆圈那样的卷缩的维——这些多余的维紧紧卷缩在一个微小的空间,即使用我们最精密的仪器也根本不能探测它们。”

  “那些看不见的维可能会有多小呢?我们最先进的仪器能探测到百亿亿分之一米的结构,如果那些维度卷缩得比这个尺度还小,我们就看不见了。科学家的计算表明,卷缩的维可能小到普朗克长度(即10^-33厘米),是实验远远不可能达到的。”

  “说的很有道理,那么我们就看不到那些维度了吗?”周铭泽有些担忧,毕竟这些东西,他是非常好奇的。

  “恐怕是很难的,最起码目前技术,达不到。”玄家家主叹了口气。

  “那么,理解了宇宙的空间有更多维存在,再回过来看相对论与量子理论是如何产生矛盾的,我们就很容易理解了。”

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