研究称早期宇宙可能仅有一个维度(组图)

2011-04-23 20:41

这是欧洲空间局普朗克卫星获取的全天微波辐射图。背景部分那些斑驳的黄色被称为“宇宙微波背景辐射”，这是大爆炸留下的痕迹。根据此次最新的研究理论，那时候的宇宙或许只有一个维度。(图/PA)

下一场技术革命？3D电视可以用二维屏幕呈现三维效果，而现在科学家们认为第四个维度可能即将开启。(网络图片)

据英国《每日邮报》报道，早期宇宙是否只有一个空间维度？这个恼人的问题困扰了理论物理学家们很久，不过这次，他们认为自己很快就将找到这个问题的答案了。

解决这一问题的理论最早于2010年由布法罗大学的物理学家德扬·斯托科维克(Dejan Stojkovic)提出。根据这一理论，早期宇宙在从大爆炸创生之后首先经历了一维时期(就像直线)，随后膨胀变成二维空间(就像平面)，在之后变成了我们所熟悉的三维空间。

粒子物理学家们对这一理论寄予厚望，因为如果能证实这一理论，那么它将帮助解决粒子物理学面临的一些重要问题。

现在，在一份发表于《物理评论快报》的论文中，斯托科维克博士和同事们提出了一种能验证这一被他称为“维度消失理论”的实验。

由于光速存在极限，因此光线和其它电磁波传播到地球上需要时间。这样一来，当我们使用望远镜观察夜空时，我们事实上正回溯时间。而如果我们所用的望远镜足够强大，我们将有可能看到遥远的过去。也就是说，天文望远镜在某种程度上是一种时间机器。

在一维或二维空间中，引力波无法存在。因此斯托科维克博士认为计划中的引力波观测天文台(LISA)将无法探测到任何来自极早期宇宙的引力波。更正式的说法，LISA是激光干涉空间天线(Laser Interferometer Space Antenna)的缩写，这是一项美国宇航局和欧洲空间局之间的大型合作项目，将发射3颗相同的卫星组成空间阵列，对宇宙中的引力波现象进行灵敏度空前的观测。根据计划，这一先进设备将于2016年被送入太空。

斯托科维克博士坚信，他提出的这一理论将深刻的改变我们对于早期宇宙演化历史的观点。这一理论的核心观点是：宇宙的维度多寡取决我我们所观测区域的大小，所观测的空间区域越小，你观察到的维度数量也将越少。这就意味着，随着宇宙进一步膨胀，未来将出现第四个维度。甚至或许现在这一新维度便已经开启了。该理论还同时指出，在极早期宇宙那样的极高能状态下，维度数量也将更少。

如果这一理论被证明是正确的，那么它将有助于物理学家们了解为何量子力学和广义相对论两大理论之间存在不兼容性。量子力学能较好的描述极早期小尺度宇宙的状态，而广义相对论则能非常好的描述现在所观测到的大尺度宇宙现象。

根据这一理论，随着宇宙的进一步膨胀，将出现第四个维度。这将有助于物理学家们搞清楚为何会观测到宇宙正在加速膨胀。

斯托科维克博士指出：“我们正在做的事将是打破人们的思维定式。 物理学家们已经被这个问题困扰了30年，而看起来依赖现有的理论观点是很难解决这个问题的。”

因此，他说：“我们开始考虑是否我们之前的观点存在系统性的错误。我们需要彻底的革新对这一问题的观点，并重新建立一个更新的理论。”