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【科研新闻】观察宇宙额外维度的方法
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通过“及时追溯”宇宙大爆炸后的瞬间状况，美国威斯康星-麦迪逊大学物理学家设计出一种方法可以帮助解开宇宙混沌中所隐藏的额外维度形态。新研究表明，通过破译额外维度形态对130亿年前宇宙形成时释放出的宇宙能的影响，这种额外维度形态是可以“看见的”。该方法于2月2日刊登在《物理评论快报》上，它证明物理学家可以利用试验数据来认识这些深奥的额外维度形态的本质。超弦理论是构成统一的“万物之理”的主要理论，而额外维度形态的存在是超弦理论中一个非常关键的，但至今仍未被证明的要素。 科学家所研究的超弦理论函盖了从巨大的星系到亚原子粒子等所有物体的物理原理，根据该理论，宇宙万物都是由极小的振弦环构成。然而至今为止这门诠释宇宙构架的前沿科学仍然未得到检验。超弦理论的数学原理暗示：我们所认知的世界是不完整的。该理论认为除了我们所熟知的四维（三维空间和时间）空间之外，宇宙还存在6个额外维度空间，这六个“隐藏的”空间卷曲在宇宙所有单点上的微型几何形态之中。该研究的带头人，威斯康星-麦迪逊大学物理学家加里•休说，不要担心你无法描绘一个10维的世界，我们的思维只习惯于三维空间，大脑缺少想象其它6维空间的参照系。尽管科学家利用计算机使这6个额外维度空间形象化，但没有人能够真正有把握地理解这些形态的含意。 威斯康星-麦迪逊大学的新研究也许能为超弦理论先前不可测量的额外维度形态提供一个期待以久的测量基础。根据超弦理论的数学原理，额外维度空间可以包含数以万计的可能形态，每种形态在理论上与它自己的宇宙相对应并符合它自己的那套物理规律。科内尔大学物理学家亨利.泰（并未参与该研究）解释道：“对我们的宇宙而言，自然选择万物，而我们想知道万物究竟是什么样子。” 加里•休称，多维形态实在太小，仅通过正常的观察方式无法看到它或测量它，那样只会使检测超弦理论的关键要素变得非常困难。他说，“你可以使任何事物理论化，但你必须要通过试验来验证该理论。现在我们的问题正是如何试验超弦理论。”他和研究生布勒特.安德伍德希望通过观察天空来获得灵感。他们的方法基于这样一种观点：在宇宙本身还是一个高度浓缩的微型物质和能量斑点时，这6个微型额外维度空间对宇宙有着强大的影响。“我们的想法是及时回到过去并观察过去都发生过什么。当然，我们不可能真正回到过去。” 由于缺少必要的时间机器，他们利用了第二种选择：一张描绘宇宙大爆炸所释放的宇宙能的地图。这种被美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器捕捉到的宇宙能事实上已经持续存在了130亿年。加里•休说，这使得能量地图基本上成为“宇宙诞生的快照”。威尔金森微波各向异性探测器是美国宇宙局“宇宙背景探测器计划”的接任者，后者帮助科学家赢得了2006年诺贝尔物理奖。加里•休解释道，正如物体的影子可以让人知道物体的形态一样，宇宙能的样式也可以暗示其它6维空间的形态。 为学会怎样从宇宙地图中阅读6维空间的秘密信号，他们的研究是“反向的”。他们先从两种不同类型的简单几何学着手，计算出了被预测的能量图，这种能量图在每种形态所描述的宇宙中是可以被看见的。当他们对比这两张图时，他们发现两者存在细微但非常重要的差别。他们的结果表明宇宙能的特殊式样可能掌握着6维形态几何学的线索。亨利.泰说，这是第一种展示出这种前景的可观察数据。 加里•休说，尽管现在的数据还不法足够精确地与宇宙对比他们的发现，但接下来的实验，比如欧洲航天局的普朗克卫星应该具有探测不同几何形态微妙差别的灵敏度。“我们利用简单易懂的几何形态得出的结果证明了这样一种概念：通过解读宇宙能的样式，我们可以破译隐藏的额外维度空间的几何形态。这为测试超弦理论提供了一个极为珍贵的机遇。”科技的进步使得科学家能够捕获更加详细的宇宙地图，它将帮助科学家确定必要的可能性，还可以使科学家破译宇宙能量地图——从而向着鉴别与宇宙本身相符的单一几何形态又迈进一步。亨利.泰说，这种可能性的含意是深奥的，“如果这种形态被测定，它将告诉我们超弦理论是正确的。”(zz) [ Last edited by boruwei on 2007-2-8 at 22:53 ] |
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