弯曲的旅行 · 第八节
《弯曲的旅行》第八节
本节解释了为什么极微小的额外维度难以被察觉,并引出维度数量与引力定律的关系。
本节解释了为什么极微小的额外维度难以被察觉,并引出维度数量与引力定律的关系。
作者先以花园橡胶管宇宙作比:若生物的感知能力不足以分辨管子的粗细,就只能看到一维,无法察觉卷曲的第二维;同理,阿西娜只有变小后才能分辨二维世界与一维世界的差别。在卡鲁扎-克莱因宇宙中,额外维度卷曲到普朗克长度(10⁻³³厘米)的尺度,远超人类探测能力,因此我们看到的世界仍像三维的,这正体现了有效理论中"忽略无关细节"的做法。卷曲维度遍布空间每一点,如同每个细胞都带有完整DNA;其形状可以是圆圈、炸面圈,也可以是弦理论所需的卡拉比-丘流形(由卡拉比提出、丘成桐证明其数学可行性)——一个六维的微小空间无处不在却不可见。
随后话题转向检验这一直觉的物理依据:牛顿的万有引力平方反比定律与空间维数密切相关,因为维数决定引力在空间中的发散速度。作者用浇花作比——橡胶管直接对准一株花,水不分散;洒水装置向四周喷洒,距离越远花得到的水越少;若球形喷洒,分散更快。引力也像水一样向各方向均匀分布,空间维度越多,随距离衰减越快。牛顿定律的成立依赖于引力各向同性和空间有三个维度这两个事实。