关于物理学你需要知道的一切..docVIP

关于物理学你需要知道的一切 特别注明：本文素材主要摘录自加来道雄的《Hypersapce》和丘成桐的《The Shape of Inner Space》。 我们的想法是：凭籍本文，回顾一下两百年来的科学史，看看那些代表着人类最高心智的数学家、物理学家们前仆后继探究宇宙本源的奇妙历程，并向他们致以最崇高的敬意！ 这是一部壮丽的物理史诗，这是一串光耀后世的姓名。他们是：牛顿，高斯，黎曼，麦克斯韦尔，爱因斯坦，杨振宁，罗摩奴詹，霍金，维藤，，， （且慢，最近十年，我们只能在娱乐版看到的杨老师，居然可以和那些大师比肩吗？可以的！以杨老师和他的学生命名的杨－米场，即所谓标准模型，成功地解释、整合了四种自然力中的三种。） 那么，这些智慧的头脑到底有多智慧？ 我们普遍接受这样一个结论，即我们现存的这个宇宙起源于一次大爆炸，英文叫做Big Bang！ 但是，原子物理学家绝不可以止步在如此初级的常识上。他会告诉你，创世的刹那，是如下的演化阶段： 话说：一切，开始于10E^- 43秒… （10的负43次方秒，也称为普朗克时间，人类已知的最小时间存在。普朗克时间=普朗克长度/光速。光速定义值：c=299792458m/s=299792.458km/s。请注意了，这是一个定义值，而不是一个测量值。 言归正传，创世的刹那： 【创世时间表】 # 10E－43秒，十维宇宙分裂成一个四维宇宙和一个六维宇宙。六维宇宙崩溃，缩成10E－32公尺。四维宇宙（我们今天所在的宇宙）则迅速爆炸，此时的温度高达10E32（10的32次方）度； # 10E－35秒，大一统作用力崩解； # 10E－9秒，电弱对称崩解，此时的温度是10E15度； # 10E－3秒，夸克开始凝聚，中子与质子出现，此时的温度是10E14度； # 3分钟，质子与中子开始凝聚成稳定的原子核； # 30万年，电子开始凝聚在原子核周围，第一个原子出现； # 30亿年，第一个似星体(quasar)出现; # 50亿年，第一个星系出现； # 100～150亿年，太阳系诞生，又经过数十亿年，地球上出现了第一个生命。 这个时间表，是哪位大神写的科幻小说吧？NO！这是目前已经成为众多科学家普遍共识的创世时间表。 的确，表中所述的那个数量级上的时间、长度、温度等等所有的数值，没有任何一个是可以直接测量的，因为目前咱们人类的技术和工具水平，还远远不能企及到那个数量级。但是，人类的心智却做到了。这个时间表里面的每一个数字的背后，都是一堆严密的公式和演算，都有一群知名或者不知名的物理学家和数学家，他们是我们人类最智慧的大脑。 回到时间表的第一个事件，“十维宇宙分裂”，这就是我们今天的主题了：超维度空间。让我们一起看看，两百年来，科学家们是如何探究世界的本源的。 让我们先厘清一个重要概念： 【维度和多维宇宙】 一只在直线上行走的毛毛虫只能前后移动，所以，我们把直线或曲线叫做：一维空间； 一只阿米巴扁平虫可以在球面上前后左右移动，所以，我们把平面或曲面叫做：二维空间； 一只鸟在我们的空间可以上下前后左右移动，所以，我们的空间叫做是：三维空间； （加上时间一维，我们的世界是四维的，合称时空。在这个时空中你要准确标定一个点，需要四个数字，比如：淮海路、马当路交界，二楼，下午四点。） 依此类推，，， 如果，有人告诉你，多维空间（四维以上）的人，看着我们的保险柜或房子时根本就是内外一目了然，就像我们看着二维平面上的圆圈一样，你会不会大惑不解、无法想象、或者毛骨悚然？ 当然，对于’眼见为凭’来说，这其实涉入了一个哲学难题。如果眼见才是真实的，那么高维度的对象就不是真实的。但从另一个角度来看，人不过是动物中的一种，阿米巴扁平虫只能感知二维的世界，我们如何证明我们所能感知的所谓’真实’，岂不是也受限于我们自己的认知条件？ 必须承认的事实是：人类的大脑和眼睛，只是为了应付三维空间和四维时空的各种情况演化出来的，因此它们不具备辨识和解析高维度空间物体的能力。 超弦理论认为：宇宙真正的时空，其实是一个十维的空间，其中四维是爱因斯坦的时空流形（也就是我们的日常生活空间），另外一个和它’垂直’的还有一个很小很小的六维流形。在这个十维空间中，有一种最小单位的弦纵横其中。以类比的说法，十维空间是宇宙这座大琴的音箱，拨动这些弦造成不同的音高与音色，于是产生不同的基本粒子，进而发展出所有的物质与作用力。 （最新的M理论，有别于超弦理论，认为宇宙是从十一维开始演进的。） 【只有四种自然力】 两千年来，科学家已经发现我们宇宙的所有现象，都可以简化成四个作用力： 1、电磁力（electromagneticforce)：包括电力、磁力和光本身，合称为电磁力。电荷（磁级）正负相同为排斥力，相反为吸引力。由光子传递，与电量成正比，距离成反比。长程力，在四种力中第2强。