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物理研究到多少维度了

发布时间:2022-07-14 06:33:23

Ⅰ 数学和物理学里分别有多少维度

数学和物理学在空间上说应该是有3个维度,即x,y
z坐标,但是考虑时间因素还应该有一个时空坐标,如数学上按时间计算路程和效率等。物理上的时空更为明显。速度,波动等都与时间有关。所以说数学物理学应该都是4维度的。

Ⅱ 物理中的空间到底有几度分别是什么

六维世界是想象还是存在

有科学家称,生活在三维空间和时间中的人类至今不知还有另外六个空间维度

-文/本报记者 唐逸 吴洣麓

威斯康星大学麦迪逊分校的一位物理学家寻找到了观察六维空间的灵感。他提出的观察六维形状的方法被发表在本月的《物理评论快报》上。

除了四维时空,另有六个人类未知的空间维度

我们都知道,自己生活在三维空间之中,如果加上时间,那么是四维时空。可有科学家称,还有另外六个空间维度是人类至今不知的。

来自2007年2月2日的《物理评论快报》的一则消息称:威斯康星大学麦迪逊分校的一位物理学家从太空中寻找灵感,提出了这样的一个假设,在物理学“弦论”的基础下,人类的世界并不完整。除了三维空间和时间之外,还应该存在另外六个空间维度。这些“隐藏”的空间维度以极其微小的几何形状卷曲在我们宇宙的每一个点中。六维空间可以接纳任何可能的形状,而且都与其自身的世界相一致,具有其自身的物理学规律。

这无疑像一颗重磅炸弹落在物理学界。如果真的有六维空间存在,那么爱因斯坦的“相对论”就显示了其理论自身的不完善。

对于人类而言,我们习惯了三维空间的概念,如何能想象和接受六维空间?这神秘的六维几何体到底是怎么样的形状?难以捉摸的六维空间确实存在吗?

人类为什么看不见其它六维

中国科学院理论物理所朱传界教授告诉记者,“宇宙应该是十维的”是根据一种超弦理论的论证,科学家通过数学方程计算得出的结论。就目前而言,人们只了解一维时间、二维平面、三维空间以及爱因斯坦提及的“四维时空”概念。除此之外,“超弦理论”预测还应该存在另外六个人类未知的空间维度。

那为什么另外六个空间维度看不见呢?

朱教授以水管为例说,当人们站在这根水管的正面看时,水管就是一条直线,我们就只看到了它的前后,它就是一维的。当人们站在一个平面里,看这根水管,就能看到水管的上下左右,那么人们就看到了它就是二维的。当人们在一个立体的空间里看这个水管,它的前后、左右、上下都收纳在我们的眼中,那么它就是三维的。

可如果人们把这根水管放在两维的平面中,然后又把这个两维的平面放在三维空间中,那么会是什么样的呢?于是,科学家把水管想象成像一根头发丝那样细。科学家认为,六个“隐藏”的空间维度,以极其微小的几何形状,卷曲在我们宇宙的每一个点中。

这种观察六维形状的方法之所以被发表在《物理评论快报》上,是因为这种方法能证明通过实验数据来观察这些难以捉摸的维度形状特征是可行的。同时,六维空间的存在也是证实“超弦理论”的主要方面。

◆观点交锋

六维空间究竟存不存在

从广袤星系到亚原子微粒,“超弦理论”囊括了所有物体的物理学规律。几十年来,关于“超弦理论”,很多科学家都争论不休,赞同的、反对的,各种声音都有。

拥护者:

没有一个意见能够反驳

不少超弦理论的拥护者表示,目前还没有一个持反对意见者能驳倒它。一旦验证“超弦理论”是正确的,那么人们就能通过解密它们对130亿年前宇宙大爆炸释放的宇宙能有所了解,借助时间机器,穿越黑洞后,“看见”神秘的六维几何体。

“不过,你也不用为看不见十维的世界而感到担忧。”威斯康星大学麦迪逊分校的这位物理学家说,“因为我们的大脑习惯于只是三维的空间,而对于其他六维空间结构却很难感知。虽然科学家们利用计算机模拟出了类似的六维几何体,但没有人能够确切地知道他们的形状到底是怎么样的。”

他说,“我们的想法就是回到那个时候看看到底发生了什么事情,当然我们不可能真的回去。”

很多科幻爱好者都梦想着搭乘时间机器遨游时空,有些科学家也尝试着用最新的原理来证明时间旅行的可行性,也试着用“超弦理论”来讨论它。

因为缺少必要的时间机器,他们使用了另外一个最好的东西,一幅宇宙大爆炸释放的宇宙能量图。这种爆炸释放的能量在随后的130亿年里其实都没有发生变化,它可以被卫星捕捉到,比如美国的威尔金森微波各向异性探测器。通过绘制出宇宙能量图可以帮助人类对宇宙的雏形有一个大概的印象。

反对者:

六维空间仅是人为想象

“对超弦理论,我不敢兴趣。”记者在采访中国科学院院士何祚庥时,他明确表示,这仅仅是人为的想象推断,根本没有讨论的必要和研究价值。

“我个人反对弦论研究者用这样肯定的口气说话。也许我们真的掌握了部分真理,也许我们一直以来仅仅是研究一个针尖上能有多少天使跳舞。”中国科学院理论物理所研究员李淼在其个人博客这样说道。

◆背景知识

神奇的万有理论

中国科学院物理所研究员李淼撰文的《弦论史话》中介绍,所谓“超弦理论”,又叫“弦论”或“万有理论”。

据李淼介绍,现代弦论的创始人之一是在加州理工学院工作的物理学家史瓦兹,他“十年如一日”,将只有几个人知道的理论做成如今有数千人研究的学问。史瓦兹也因此得以摆脱三年延长一次的位置,终于成了加州理工学院的正教授。

1968年,一位在麻省理工学院工作的意大利物理学家威尼采亚诺翻了翻数学手册,发现一个简单的函数满足对偶性,这就是着名的威尼采亚诺公式。而超弦理论正是起源于这个公式。

超弦理论认为,在每一个基本粒子内部,都有一根细细的线在振动,就像琴弦的振动一样,因此这根细细的线就被科学家形象地称为“弦”。我们知道,不同的琴弦振动的模式不同,因此振动产生的音调也不同。类似的道理,粒子内部的弦也有不同的振动模式,不过这种弦的振动不是产生音调,而是产生一个个粒子。换言之,每个基本粒子是由一根弦组成。

超弦理论认为,粒子并不存在,存在的只是弦在空间运动;各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。自然界中所发生的一切相互作用,所有的物质和能量,都可以用弦的分裂和结合来解释。

弦的运动是非常复杂,以至于三维空间已经无法容纳它的运动轨迹,必须有高达十维的空间才能满足它的运动,就像人的运动复杂到无法在二维平面中完成,而必须在三维空间中完成一样。

Ⅲ 现在的物理研究已经到达极限了吗

人们说知识的增长是指数级的。事实上现在看来也是如此,20世纪人类科技的发展可能比之前所有时间的总和还多,之类之类。可是就像人口的发展一样,经历了一段时间的暴增之后,总是会因为资源的缺乏,最后衰减下来。在物理研究的问题上,局限就是人本身的寿命和学习的精力。毕竟要有新的发现,绝大部分都要建立在对现有理论较好理解的基础之上的。很难想象如果要花20年时间学完已有的基础知识,到底还有多少精力去发掘新的世界。记得系里有个教授跟学生说过,趁着还没结婚赶紧搞科研,结婚了就没时间了。毕竟大部分人都是普通人,到了一定年纪要有家庭要照顾孩子。再扯一点远的。有些时候,我们看到的都只是人们总结过的结论(特别是一些已经较为完善的理论),相应的方法和思考已经慢慢被人淡忘了。毕竟几十年,甚至一百多年前的论文,很少有人再去精读全文了。一是原文不容易找到,二是记号缩写啥的习惯都不一样了,看原文及其痛苦。一个很有意思的例子,几乎所有讨论磁单极子的文章的第一篇引用文献都是Dirac 1931年发的论文。但是我严重怀疑到底有多少论文作者真的去认真念过他的那篇文章,甚至只是扫过一眼。(这里我只是臆测,也许只有我自己没有去看过。)大致的思想,最后的结论我们都知道。但是很多的思考,一些走过的弯路就消失在历史之中了。夸张一点的结果就是,也许有一天大部分物理学家都知道薛定谔方程怎么写,但再也没有人说得出来为什么是这个方程了。

Ⅳ 物理学研究的空间尺度最远的距离是多少

这种说法是不确切的。物理学研究的空间有维度上限(11维),但理论上不存在“最远的距离”这种说法。

Ⅳ 物理三维是指哪三维

简单的说就是长宽高。

1、在物理学里,维度指的是独立的时空坐标的数目。我们一般提到的“三维”仅指三个空间坐标,不包括时间。通俗来讲,维度可以理解成物体运动方向的自由度。比如一个被约束在二维平面内的物体,只能向“前后”或“左右”或这两者的线性组合的方向上运动,而在三维空间内的物体,可以像“前后”、“左右”、“上下”或这三者的线性组合的方向上运动。

2、广义来讲,一个物体的任何可以量化的属性比如温度、质量、颜色等等都可以称之为维度。举个例子,我们可以说“从温度和颜色两个维度研究恒星”,但这时的维度已经和物理学意义上的空间维度是完全不同的概念了。

客观存在的现实空间就是三维空间,具有长、宽、高三种度量。数学、物理等学科中引进的多维空间的概念,是在三维空间的基础上所做的科学抽象。也叫三度空间。

大家在家中可以将一些橡皮绳按经纬线的样式编成一张网,将之张平,我们可以将之近似看做是二维平面,然后将一个小球放在网上,橡皮网在小球的重力作用下凹陷,这就形成了三维空间。

物理上的很多知识都是可以直观观测到的,但也有的是很抽象而难以理解的,就比如说空间知识,维度的理解对我们来说还是有些困难的,所以为之困扰其实也不是多么丢人啦,当然,我们也可以通过学习来掌握这些高深的知识的。

Ⅵ 爱因斯坦认为宇宙是十一维的.现代物理学发现了七维.那这七维除了长宽高时间外还有什么

首先,爱因斯坦说世界是四维的,长宽高时间.
十一维论是弦理论(M理论)提出的,貌似是十维空间中,那个神马方程无解,于是活生生的造了第十一维出来.
其实不管多少维都是可以有的,维度没有极限,就想二维生物无法理解三维,我们对更高维度也是难以理解的.大致来说,就是把低维度世界的所有可能看成一个点,那么,高一维的世界就是一条线,或者说是一个坐标轴了.
你可以网络视频,1-11维度详解,那个动画做的蛮好的,看你能不能理解了.

Ⅶ 科学家现在一共提出了有多少个几维空间啊

总共三个,可以理解为长.宽.高.

Ⅷ 学物理的朋友解释下多维空间到底什么样!四维空间以上怎么解释最多多少维可以实现多维吗

首先,画一个点(0维),将他平直的移动一段距离,其轨迹就形成一条线段(1维),将这条直线沿着垂向平直移动一段距离,其轨迹形成一个面(2维,比如长方形),再将这个面沿着垂向平直移动一段距离,其轨迹就形成一个6面体(3维,比如长方体)。接下来我们就遇到难题了,长方体不论沿着那个方向都不能成为4维的。因为他在三维空间中移动之后我们任然可以用长宽高3个量完全描述它。为此我们找到了第四个移动方向——时间。6面体沿着时间平直的移动,就形成4维的长方体(时空坐标t,x,y,z)。我们可以这样理解:昨天桌子上放着一个长方体,但是前天桌子上并没有长方体。如果你不再加一个时间量的描述,那么人们就不知道长方体在哪?“长方体在昨天的桌子上。)接下来遇到大难题了,我们这个世界用(t,x,y,z)坐标可以描述任何物体事件。所以我们找到第五维度非常有难度。前面的四维几何体,实际上是3维加上时间维。
我们还是找到了另一量:密度(或者说是弯曲度)。地球上表面画出一个正方形。地球上的人想当然的认为就是2维的正方形。但是宇航员观察到,这个正方形是弯曲的,是三维的。但是生活在2维表面的人,怎么知道正方形是弯曲的呢?其实方法也很简单。在正方形上找一点,画一个圆,圆的周长C=1πr。也可以直接测量。我们测量出来的数据不一样,就可以证明正方形是弯曲的。同样,我们放到三维空间中,可以发现直接测量的周长和2πr不一样。从而找到第四个空间维度,偏移量的多少就可以知道弯曲程度。四维空间加上一维时间。目前的宇宙大尺度是5维的。超过5维,就要更加细心研究和测量了。因为测量第四维度的刻度,已经非常困难。我们得知4维空间的准确坐标之后(其实受到第五维的影响,很可能测量很大误差),继续测量四维的弯曲程度,,,等等。据说弦论的研究者已经计算到第11个维度。不知道实验有没有证实。
首先要研究第四维就要到外界影响很小的大尺度外太空。研究第5个空间维度,难度非常大。。。。

Ⅸ 宇宙到底有多少个维度,科学家们是怎样说的呢

有很多物理理论认为,宇宙中除了已知的4个维度(3个空间维度和1个时间维度)以外,还存在更多维度。


2017年8月17日,美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利的Virgo天文台探测到一起引力波事件,与此同时,美国NASA的尼尔格雷尔斯雨燕天文台探测到了这起事件释放的电磁辐射。这是人类历史上第一次同步接收到引力事件的引力波信号和电磁信号。



这起引力事件的经过是这样的。在距离地球1.3亿光年的深空,两颗中子星相撞、合并,产生了强烈的引力波,还释放出极强的伽马射线暴。根据理论,假如有未知的维度,引力波的能量会泄漏到其它维度,那么引力波信号与电磁信号之间一定会出现一点偏差。但是,

研究结果表明这两个信号没有差异,说明光的传播和引力波的传播都仅限于四维时空。

Ⅹ 目前物理学的研究领域从空间层次上来说,微观上已达到 ( ) A.10-18 m B.10-16 m C.10-10 m D.10-9 m

选A
现在的物质基本结构的研究在夸克层次,远远小于所谓的原子啊之类的。
本人就是做这方面研究工作的。但工作中还真没有怎么涉及到尺寸的问题,一般都是质量啊,寿命啊,各种量子数啊的。

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