物理學(xué)家找到“觀察”宇宙額外維度的方法

　　據(jù)http://www.physorg.com網(wǎng)站2007年2月4日報(bào)告，通過“及時(shí)追溯”宇宙大爆炸后的瞬間狀況，美國威斯康星-麥迪遜大學(xué)物理學(xué)家設(shè)計(jì)出一種方法可以幫助解開宇宙混沌中所隱藏的額外維度形態(tài)。新研究表明，通過破譯額外維度形態(tài)對130億年前宇宙形成時(shí)釋放出的宇宙能的影響，這種額外維度形態(tài)是可以“看見的”。該方法于2月2日刊登在《物理評論快報(bào)》上，它證明物理學(xué)家可以利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)來認(rèn)識這些深?yuàn)W的額外維度形態(tài)的本質(zhì)。超弦理論是構(gòu)成統(tǒng)一的“萬物之理”的主要理論，而額外維度形態(tài)的存在是超弦理論中一個(gè)非常關(guān)鍵的，但至今仍未被證明的要素。

　　科學(xué)家所研究的超弦理論函蓋了從巨大的星系到亞原子粒子等所有物體的物理原理，根據(jù)該理論，宇宙萬物都是由極小的振弦環(huán)構(gòu)成。然而至今為止這門詮釋宇宙構(gòu)架的前沿科學(xué)仍然未得到檢驗(yàn)。超弦理論的數(shù)學(xué)原理暗示：我們所認(rèn)知的世界是不完整的。該理論認(rèn)為除了我們所熟知的四維（三維空間和時(shí)間）空間之外，宇宙還存在6個(gè)額外維度空間，這六個(gè)“隱藏的”空間卷曲在宇宙所有單點(diǎn)上的微型幾何形態(tài)之中。該研究的帶頭人，威斯康星-麥迪遜大學(xué)物理學(xué)家加里·休說，不要擔(dān)心你無法描繪一個(gè)10維的世界，我們的思維只習(xí)慣于三維空間，大腦缺少想象其它6維空間的參照系。盡管科學(xué)家利用計(jì)算機(jī)使這6個(gè)額外維度空間形象化，但沒有人能夠真正有把握地理解這些形態(tài)的含意。

　　威斯康星-麥迪遜大學(xué)的新研究也許能為超弦理論先前不可測量的額外維度形態(tài)提供一個(gè)期待以久的測量基礎(chǔ)。根據(jù)超弦理論的數(shù)學(xué)原理，額外維度空間可以包含數(shù)以萬計(jì)的可能形態(tài)，每種形態(tài)在理論上與它自己的宇宙相對應(yīng)并符合它自己的那套物理規(guī)律�？苾�(nèi)爾大學(xué)物理學(xué)家亨利.泰（并未參與該研究）解釋道：“對我們的宇宙而言，自然選擇萬物，而我們想知道萬物究竟是什么樣子。”

　　加里·休稱，多維形態(tài)實(shí)在太小，僅通過正常的觀察方式無法看到它或測量它，那樣只會(huì)使檢測超弦理論的關(guān)鍵要素變得非常困難。他說，“你可以使任何事物理論化，但你必須要通過試驗(yàn)來驗(yàn)證該理論�，F(xiàn)在我們的問題正是如何試驗(yàn)超弦理論。”他和研究生布勒特.安德伍德希望通過觀察天空來獲得靈感。他們的方法基于這樣一種觀點(diǎn)：在宇宙本身還是一個(gè)高度濃縮的微型物質(zhì)和能量斑點(diǎn)時(shí)，這6個(gè)微型額外維度空間對宇宙有著強(qiáng)大的影響。“我們的想法是及時(shí)回到過去并觀察過去都發(fā)生過什么。當(dāng)然，我們不可能真正回到過去。”

　　由于缺少必要的時(shí)間機(jī)器，他們利用了第二種選擇：一張描繪宇宙大爆炸所釋放的宇宙能的地圖。這種被美國宇航局威爾金森微波各向異性探測器捕捉到的宇宙能事實(shí)上已經(jīng)持續(xù)存在了130億年。加里·休說，這使得能量地圖基本上成為“宇宙誕生的快照”。威爾金森微波各向異性探測器是美國宇宙局“宇宙背景探測器計(jì)劃”的接任者，后者幫助科學(xué)家贏得了2006年諾貝爾物理獎(jiǎng)。加里·休解釋道，正如物體的影子可以讓人知道物體的形態(tài)一樣，宇宙能的樣式也可以暗示其它6維空間的形態(tài)。

　　為學(xué)會(huì)怎樣從宇宙地圖中閱讀6維空間的秘密信號，他們的研究是“反向的”。他們先從兩種不同類型的簡單幾何學(xué)著手，計(jì)算出了被預(yù)測的能量圖，這種能量圖在每種形態(tài)所描述的宇宙中是可以被看見的。當(dāng)他們對比這兩張圖時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)兩者存在細(xì)微但非常重要的差別。他們的結(jié)果表明宇宙能的特殊式樣可能掌握著6維形態(tài)幾何學(xué)的線索。亨利.泰說，這是第一種展示出這種前景的可觀察數(shù)據(jù)。

　　加里·休說，盡管現(xiàn)在的數(shù)據(jù)還不法足夠精確地與宇宙對比他們的發(fā)現(xiàn)，但接下來的實(shí)驗(yàn)，比如歐洲航天局的普朗克衛(wèi)星應(yīng)該具有探測不同幾何形態(tài)微妙差別的靈敏度。“我們利用簡單易懂的幾何形態(tài)得出的結(jié)果證明了這樣一種概念：通過解讀宇宙能的樣式，我們可以破譯隱藏的額外維度空間的幾何形態(tài)。這為測試超弦理論提供了一個(gè)極為珍貴的機(jī)遇。”科技的進(jìn)步使得科學(xué)家能夠捕獲更加詳細(xì)的宇宙地圖，它將幫助科學(xué)家確定必要的可能性，還可以使科學(xué)家破譯宇宙能量地圖——從而向著鑒別與宇宙本身相符的單一幾何形態(tài)又邁進(jìn)一步。亨利.泰說，這種可能性的含意是深?yuàn)W的，“如果這種形態(tài)被測定，它將告訴我們超弦理論是正確的。”