哈佛大学理论物理学教授丽萨·兰道尔,是近年来理论物理学界的佼佼者。1999年,她和同事拉曼·桑卓姆发表了轰动一时的两篇论文,至今,这两篇论文的引用率在理论物理学界仍排名第一。根据论文建立的模型,她假设了宇宙中存在着超越我们所处的四维(长、宽、高组成的三维空间+时间)时空之外的第五维或更多维的宇宙空间。这一理论也恰好解释了,困扰科学界多年的引力相比其他3个基本力羸弱不堪的原因。
科学家发现,宇宙基本由4种力相互作用而成。它们是引力、电磁力、强力和弱力。引力源于物体质量的相互吸引,两个有质量的物体间存在引力;电磁力是由粒子的电荷产生的,一个粒子可以带正电荷,或者带负电荷,同性电荷相斥,异性电荷相吸;强力主要是把夸克结合在一起的力;弱力的作用是改变粒子而不对粒子产生推和拉的效应,像核聚变和核裂变这两个过程都是受弱力支配的。(注:人们普遍认为,物质是由分子构成的,分子是由原子构成的,原子由电子、质子、中子等基本粒子组成,而基本粒子则由更基本的亚粒子组成。这种亚粒子也就是人们常说的“夸克”。)
令人不可思议的是,这4种基本力的相对强度以及作用范围都有巨大区别。从相对强度上来说,假定以电磁力为一个单位强度,则强力要比这个单位大100倍,弱力只有这个单位的1/1000,引力小到几乎可以忽略不计:在微观世界中,它只有电磁力的1/1040(10的40次方)!从范围上看,引力主要体现在宏观世界,其他3种基本力主要在微观世界起作用。
也许你并不觉得引力微不足道,至少当我们从高处坠落时,那可不是闹着玩的。但是同电磁力比起来,它的确相当“虚弱”,比如,整个地球产生的引力作用在一根针上,只不过是让它在桌子上安静地躺着,我们拿起一小块磁铁便能将它轻松吸起。奇特的是,引力在宇宙中却能左右巨大星系的运转。
对此,兰道尔的理论模型给出了解释:“我们假设引力存在于与我们所处的三维时空不同的另一张膜上,而引力膜和我们所在的膜之间,被第五维空间或更多维空间隔开。其他3种基本力被限制在我们的膜上,而引力则在宇宙中均匀分布。对我们这样的三维空间来说,它的强大力量从宇宙中多维空间中‘泄漏’出来后被大大弱化了。”
若果真如此,那么五维或多维空间究竟在哪儿?它们又如何不同于我们的三维空间世界?
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