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从1维到11维,宇宙到底几维?引力波给出了答案

90年代,刘易斯、亚伦(Louis Allen)提出的M理论, 从1维到11维度宇宙这个说法正是起源于很早就被提出来一个名为M理论中。

而在物理学中,如果想要描述一种变化着的事物,那么这个变化的参数就叫做维,至于1维到11维表示什么,就很好理解了,那就是有几个参数就有一个维。

从1维到11维,宇宙到底几维?引力波给出了答案

众所周知,我们生活在一个3+1维度的宇宙中,这个宇宙包括三个物理维度和一个时间维度。我们可以在三维空间中保持静止,但它在时间维度上是单向的、不可逆的,而这并不是宇宙的巅峰,从1维到11维的出现,让我们对宇宙空间有了崭新的认知。

1、首先我们从1维开始:

1维:点

已经存在的0维中的一个无限小的点,它拥有无限大的质量和引力,没有我们所认知的长宽高和形状,这时对应面又存在一个相同的点,将两点连成线就是1维,它有长度,没有宽度和深度的线,只是有很多很多的点组成的一条直线。

因此,我们可以理解为,1维是没有宽度,只有长度的线,它的截面是一个点,就是0维。

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2维:面

2维空间,也是我们所熟知的,我们可以把它理解为一个平面图,其实它就是一个面,我们可以看到它的宽度和长度,由无数的线组成的面,却没有高度,比如三条线可以围成一个三角形,四条线可以围成一个长方形,只是这个2维平面,它不限制是多少线组成的,无数个也可以,而且由于它只是一个平面,就不存在高度3维空间最好理解。

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3维:体

3维便是我们所生活的空间,由无数个面组成,是长高的立体,比如六个正方形的面可以组成一个正方体,我们人体就是由多个面形成的3维空间,是我们现在所看到、所感受到的世界。

那么,也就是说,目前我们所在的现实世界其实就是一个3维空间,它具有长度,宽度也有高度,3维空间可以说是一个标杆,我们后面所说到的由物理和数学这些学科引进的多维空间概念,都是以3维空间为基础,在此之上做的科学抽象。

以此类推,每增加一个维度,都是有规律可循的,简单来说就是建立在原有的参数中,又增加的维度。

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4维:一个时空的概念

4维就是一个时空概念了,就相当于在我们前面说到的3维空间的基础上增加了一条时间轴,并且我们所说的这一条时间轴是一条虚数值的轴,也就是并不确定时间,也正是因为4维空间时间的不确定,所以在所有时间上都有无限可能。

简单来说,4维就是某一个维度的截面,而且一定是比该维度低一维度的维度,因此,4维的截面应该是一个3维空间。

简单地来说,人类是生活在4维时空的3维生物,我们从现代到未来的时间线是有规律的直线,而4维生物就比较牛了,可以从出生就能够看到未来的所有事情,并且可以在任何一个维度里来回穿越。

对于4维生物来说,可以选择任何时间段,可以是开心的,也可以是少年时期的那段,4维生物没有生命限制,并不像生活在3维空间的我们。

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看到这里,你是不是有离永生只有1维的挫败感呢,聊完牛叉的4维,我们再接着说5维。

5维:平行宇宙

5维是建立在4维的基础上,又增加的一个维度,我们可以理解我和平行宇宙的概念。

而对于存在5年的生物来说,好比他们的人生不需要面对太多的选择,只是在每一个人生的岔口停留几分钟,然后根据每一个岔口的结果,来选择对应的人生就可以了,对于5维的生物,只需要记住命运掌握着自己手里就一个OK了。

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6维:时间轴

要说5维的生物是命运的主宰,那么6维生物就是时间的主人了,直接跳跃人生的努力过程,只需要享受名利双收,豪宅豪车的富裕生活就可以了。

可以说6维,就是任意跳跃所有可能性的时间轴,来回与时间之间穿梭在各种平行宇宙之内。

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7维:跨度

关于宇宙大爆炸理论的成立之前,假设一个存在多种可能的宇宙,那么7维的角度,就会让我们看到宇宙以外的地方。

7维存在的生物,不再是只是选择自己的命运和享受人生,而是跨度到宇宙以外,可以说他们是见证宇宙自诞生到终结的生物。

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8维:超越

8维就需要我们把一切不可能变为可能,超越平行宇宙范围的更多宇宙可能性,以宇宙光速为例,30万到达光速,在8维空间中,增加了成千上万的倍数,使得8维生物可以直线到达任何他们想要去的各个种类的宇宙。

从9维到11维,那就需要跳出我们的想象,估计是另外一个新的世界维度,这就需要你在评论区的讨论了。

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以上讲述了从1维到11维,我们再来说说宇宙到底是几维吧?

2、答案:4维!

目前我们的理解和认知中宇宙就是4维时空,与其说宇宙是4维,不如说宇宙存在4维,因此也有“人类是生活在4维时空的3维生物”的说法存在。

具体依据:

对于地球来说,人类在远古时期的理解是“天圆地方”,对于古时候的祖先来说,他们脚踏“实地”,从平行线视野的角度看整个地球,具有千里眼的话,也只不过是千里而已,更何况普通的人类,视野有局限性,最多也只能够看到数十上百公里左右。

而对于周长40000公里的地球来说,人类单从视线的角度看的话,只是看到了几百分之一的长度而已,就算把当今人类所有已知的科技全堆起来,也没办法让你加速到光速的千分之一。

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对此,科学家们还做过一个不太严谨的统计,就是说如果从公元前5万年开始计算,截止到2017年,在这个世界上曾经生活过的人类的总数量大概是1080亿。

那么,在这1080亿人里面,只有12个人到达过距离地球一光秒以外的地方,也就是指月球,而它距离地球38万公里,光要走1.28秒,而光速度大于我们极限速度的千分之一,鉴于这一点,可以说我们根本走不到一光秒以外的地方,自然也就无法理解4维空间。

人类的实际的经历和直观的感受,使得我们无法直观地去看到3维以外的维度,但是这并不代表,就阻拦了我们的对宇宙的想象力,宇宙对于人类来说,从古至今,都是一种神秘的存在,让我们对宇宙充满了无限的遐想空间。

可以说,不论是我们的知识面,还是我们的想象,宇宙从一开始的定义就是4维的,因此你也可以把自己定义成3维以外的生物。

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既然宇宙是4维,那么也可以说是4维时空,这并不是指数学和几何中的4维,而是物理中的4维空间,有着很大的区别。

而既然是物理学的4维时空,除了方程式以外,还需要有真实依据,那具体是什么呢?

众所周知,牛顿为物理学打下了地基,在狭义相对论出来之前,那就是“经典力学”,指万有引力、电磁力、强核力和弱核力,而强核力和弱核力的作用距离非常短,小于1纳米=10的负9次方。

这样的结果,也就是说4个力只剩下两个,万有引力和电磁力,而如果排除万有引力不说的话,我们曾经学过的所有经典力学问题的本质上都是电磁力。

电磁力的物理基础是麦克斯韦方程组:

从1维到11维,宇宙到底几维?引力波给出了答案

这组公式是整个电磁学的基础,包揽了世界万物,比如你和我,有了于麦克斯韦方程组,也就有了4维时空的出现,而在这之前,有电和磁,只不过像超距作用的静电力、磁力和引力一样,在麦克斯韦方程组公式里,没有出现过速度和时间的概念。

而宇宙的极限速度是光宗洛伦兹变化,第四个轴是时间轴,而光宗洛伦兹变化的出现,有了狭义相对论和4维时空,就是这个所谓的宏观宇宙。

而在刘慈欣的著作《三体-死神永生》中所写道:

“你是说,田园时代的宇宙是4维的,那时的真空光速比现在高许多?”

而通过光速c,也就是宇宙限速的30万公里/秒,才有了 E=mc^2,我们又进一步了解了太阳的工作方式,才了解了核聚变,而又因为有了时间膨胀,我们的卫星定位才能如此精确等等的。

从1维到11维,宇宙到底几维?引力波给出了答案

3、宇宙是4维,引力波给出答案!

然而,仅仅基于这些证据,我们无法更准确地确定,我们需要进一步找到答案,这时,引力波出现了。在爱因斯坦预言引力波存在100年后,2015年9月14日,激光干涉引力波天文台发现了距离我们13亿光年以外,由两个黑洞合并产生的引力波,这是人类首次发现引力波的存在,为宇宙到底是几维的答案,奠定了基础。

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只是没有具体的数据,并不能更好地证实黑洞合并这个说法,,直到2017年8月17日,从探测到两颗中子星的合并中找到了答案,因为中子星的合并有电磁现象,这也是人类天文学史上第一次可以利用引力和电磁波分别分析观测结果,然后进行交叉验证,这也标志着人类天文学进入了一个全新的时代,叫做多信使天文学。

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而这一观察结果,得出了两个结论:

1、这两颗合并的中子星位于银河系之外,位于蛇夫座的椭圆星系NGC4993,距离地球1.3亿光年,尺寸上足够大。

2、当我们观察引力波时,我们在天空的同一位置探测到了短暂的伽马风暴,伽马风暴到达地球的时间比引力波短1.7秒,这是1.3亿光年的距离,这说明在大尺度上,引力波的传播速度仍然等于光子的传播速度,最后,通过引力波的频率、两颗中子星的质量和传播距离,科学家最终可以测量出引力波的强度变化。

以此类推,我们也从而得出了一个结论,4维时空并非是想象出来的事物,而是真实存在的,它也就像我们渐渐地所熟知的宇宙时空一样,是有依据可循,可以探索的,因此宇宙存在4维。

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总的来说

宇宙浩瀚无边,对于我们来说,它充满着无尽的吸引力,总是让我们不断地去探索未知的宇宙世界,而目前的人类所能够看到的一切事物,都只是过去式,未来对于我们来说,有无限可能,宇宙是4维,我们在不断的用科学知识所证实。

至于是不是存在5、11维度,甚至是更高维度呢?那么需要时间和科学家们来证实了,而想要发现新的维度,说不定N年之后,你在评论区的言论,正好是新维度的答案呢!

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