斯蒂芬·霍金传

霍金教授眼里的高维空间

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高维空间是由霍金提出的。霍金认为,根据90年代提出的M理论,宇宙应当是十一维的,由震动的平面构成的。在霍金之前,爱因斯坦认为宇宙是由三维空间和一维时间构成的,现代物理学家则认为宇宙当中存在着我们无法看见的七维空间。关于维度,大家对一维和二维、三维有着相对普遍的理解。“画地为牢”这个成语人们也都理解,在二维的平面里,一张纸上有一只老虎,我们想要困住它非常容易,在老虎的周围画一个牢房就可以了。而在三维的空间里,这种方法就不可行了,困住老虎,需要的是真真实实的笼子。为什么会出现这样的状况呢?是因为二维的老虎只需要二维的牢笼,三维的老虎则需要三维的牢笼才能困住。而时间作为一个坐标,构成了第四维。由此我们可以看出,每个维度之间是一种上升递进的关系,也就是说,二维要比一维高级,三维又高于二维,四维则高于三维。我们也可以这样假设,四维之上还有第五维、第六维、第七维……之所以我们没有发现,是因为人类是三维的,人类的智慧还没有达到更高的维度。

也可以这样说,人类正因为是三维生物,所以才会只认识到三维空间。科学理论界有这样一个构想:所有的维度都是由时间构成的,没有时间,就不会存在空间。时间的不完整致使空间的不完整,时间是多样的,同样也可以分解。关于这一点,我们可以这样理解:在平常生活当中我们所接触的时间都是各个分时间的结合体。一个结果,可能是很多个不同的原因形成的。时间同样如此,一个合体时间,也是由很多个分时间组合而成,一部分的时间对应一部分的空间。所以,时间也是具有不同的分解方式,我们之所以不能认识其他的维度空间,是因为人类还不具备在那个维度空间里运动的时间。人们对空间进行不同的命名,完全取决于时间的分解方式。而对于已经被人们认知的维度和未能了解的维度,也是由时间来区分。科学家做过这样一个比喻:一只蚂蚁在一张平面的纸上行走,它只能前进或者后退,或者向左向右。对这只蚂蚁来说,高与低的第三维度没有任何意义,但是第三维的空间确实是存在的,只是还没有被蚂蚁认同而已。对于人类同样如此,我们只是没有察觉到其他维度的存在而已。

霍金在他的宇宙模型当中,提到了十一维的高维空间。他认为,要完整地描述宇宙,仅仅依靠x、y、z和时间t这4个未知数是远远不够的,要解释宇宙的架构,要增加到11个未知数才可以。霍金认为,低维的空间是有缺陷的,它们不具备在高维世界里的运动空间。十一维空间提出的依据是“M理论”,根据“M理论”,一个粒子的电荷,它们不但能够相互吸引,而且还存在着磁场的相互作用。电荷和磁场之间的相互作用形成了引力,在此之前,我们一直认为,粒子的影响是微乎其微的,它与地球上的磁场和引力是不同的。之所以有这样的看法,是因为在过去的理论当中,对于粒子运动和星球运动是很难用同一理论去解释的,而对于引力是如何形成的,也是无法解释。而“M理论”却恰好可以对上述的问题进行解说,在之前的高维空间理论当中,它也证明了十维空间理论是存在漏洞的,而“M理论”则是在超弦的线上展拓成超膜,以十一层空间来解释宇宙。

在理解霍金教授的高维空间之后,我们先来了解一下几个在地球上真实发生的事件。

事件一:1975年的莫斯科,一辆运行着的地铁正从白俄罗斯站向布莱斯诺站行驶。通过这两站所需要的时间只有14分钟,但是离奇的事情发生了,就是在这短短的14分钟之内,这辆地铁上的乘客全部莫名其妙地失踪了!工作人员发现乘客消失之后,马上采取行动,停止所有地铁运行。所有的工作人员和警察以及专家们一起行动,对整个莫斯科展开了地毯式的搜索。但是很不幸,他们至今也没有找到当时地铁上的几百名乘客,他们就在地铁轨道线上消失得无影无踪。

事件二:1915年末,英国和土耳其之间发生了一场战争,战争的规模不大。当时,英国军队在将军诺夫列克的率领之下,准备进攻土耳其的军事重地——达达尼尔海峡的加拉波利亚半岛。12月的一天,英国军队很快攻打下了一个山冈,士兵们一个一个地登上了山顶,高举着旗帜在那里欢呼。突然之间,100米多长的山顶被一片云雾覆盖了起来,在阳光的照射下,这片云雾呈现出淡淡的红色,并发出了耀眼的光芒——在山冈下面的指挥官用望远镜看到了这个奇异的景象。过了一会儿,云雾慢慢地向天空升起,随风慢慢向北方飘去了。等到山下面的指挥官再看时,山顶上的士兵全部不见了,当时包括诺夫列克将军在内的1000多名士兵就这样离奇地失踪了,只剩下旗帜在山顶上随风飘扬。

事件三:20世纪传言,1999年8月世界末日即将来临。1999年7月2日,在中美洲的哥伦比亚,有一批圣教徒前往阿尔卑斯山的山顶朝拜。这个具有100多人的队伍相信8月是世界末日的说法,因此他们上山来祈祷,寻求上帝的拯救。然而,他们上山之后就没有了踪迹。这件事惊动了哥伦比亚政府,政府派出了大批人员对这批圣教徒进行了大面积的搜寻,甚至出动了直升机,但是用了将近一个月的时间,对阿尔卑斯山顶四周进行了细致的搜寻,依然没有找到一个人。而科学家们认为,这一系列的失踪事件,很有可能和高维空间有关。