作為我們稱之為家的這個美好宇宙的居民,我們只能向左或向右、向上或向下、向後或向前移動,這對你來說可能不是什麼新聞。就是這樣。沒有其他可能的方向不是這三個方向的組合。
這是我們宇宙的三個空間維度,為什麼我們恰好擁有其中的三個(不僅僅是一兩個、五個或 80 個)仍然是一個謎。
這並不是說物理學家沒有在尋找答案——解釋現實的基本本質確實是一個很難解決的難題。但新論文已經表明,一個具有我們的法則的宇宙(描述能量如何移動)總是會被三個空間維度所困擾。基本上,這篇論文只是解釋了宇宙。
來自西班牙薩拉曼卡大學和墨西哥國立理工學院的研究人員用第一個和第二個解釋了這一點熱力學定律。
就我們的目的而言,這些定律表明,一個系統——無論是宇宙、人類還是岩石——都不能做任何需要比開始時更多能量的事情,除非添加更多能量。如果系統在沒有獲得能量的情況下變得更大,就像我們認為我們的宇宙有,那麼,平均而言,任何特定地方的可用能源都較少。
把它們放在一起,這意味著一旦宇宙不再有足夠的能量來完成各處相同的動作,整個宇宙就永遠不會再做同樣的事情了——儘管如果宇宙的某些部分能夠集中足夠的能量,它們可能能夠做到。
我們很快就會回到這個主題,但上面的描述可能會讓我的一些物理學家同行感到惱火。深吸一口氣。會沒事的。
熱力學適用於任何維度。當然,它適用於我們的 3D 宇宙,但它也適用於兩個空間維度,其中唯一可能的行進方向是左右和上下。在二維宇宙中,物理上不可能向後或向前移動,因為那個方向根本不存在。
但是,作為這篇新論文的作者,發表於歐洲物理學快報,解釋一下,宇宙也可以有四個維度:左右、上下、前後和「flirp-flarp」——或任何你想稱之為新方向的東西。
在那個宇宙中,有可能朝著我們宇宙中完全不可能的方向行進。同樣,在這樣的宇宙中,熱力學定律也可以完美地發揮作用。
考慮到這一點,我們知道能量可以從一個地方轉移到另一個地方,但係統仍然不可能使用比可用能量更多的能量。對於 5 個、6 個或 30 個維度也是如此。
物理學家決定看看如果你開始一個完全未定義維度的宇宙會發生什麼事——在這個宇宙中你並不清楚你可以朝多少個方向移動。正如 Lisa Zyga 為 Phys.org 報導的那樣,他們發現了一些有趣的事。
在我們令人難以置信的早期宇宙中,就像百萬分之一萬億分之一萬億分之一萬億分之一秒之後——一切都非常非常熱,空間的每一個微小部分都蘊藏著巨大的能量。此時任何數量的維度都可以同樣有效。實際上沒有任何方法可以區分一維宇宙和七維宇宙。
但很快之後,隨著能量的擴散,宇宙陷入了某種困境,到處都沒有足夠的能量來擺脫困境。請記住:一旦宇宙沒有足夠的能量離開某個地方,它就永遠不會離開某個地方。
宇宙中任何地方都遵循的規律是具有三個空間維度的——正是我們今天看到的宇宙,團隊說。這篇論文清楚地表明,在所有可能的維度數量中,我們的最低維度三個是不可避免的。
哦,順便說一句,研究人員還提出,從理論上講,有可能將足夠的能量填充到一小塊空間中,在這個空間中,宇宙暫時擺脫了它的束縛。這可能需要一個太陽系大小的粒子加速器,但原則上是可行的。
如果我們真的讓這樣的東西運行起來,也許我們會看到一個質子,在最短暫的時刻,移動幾萬億分之一米,然後回到無聊的舊左邊。