多維空間研究新進展:「膜世界」理論

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【明慧網2002年3月30日】佛道兩家的世界觀都提到了另外空間的存在,比如三界之內有很多層「天」,並且修煉有成就的人可以「跳出三界外,不在五行中」。在中國氣功高潮中,有許多雜誌也報導了人體特異功能現象,例如從密閉的容器中取物等等,研究者往往認為這些現象是突破我們現有空間的結果。當然也有許多人不相信,認為另外空間只是憑空想像,因為它們看不見、摸不著,連最先進的科學儀器也探測不到它們的存在。

然而,科學家們的思想往往是超越人類現有知識的。他們認為,看不見、摸不著、現代科學儀器探測不到的,並不能證明不存在,也可能是因為這個儀器還不夠先進。在現代物理學研究中,為了能夠把萬有引力和其它基本作用力統一起來,一些理論物理學家提出,我們這個宇宙可能只是多維空間的一個層面(膜)。基於這個「膜世界」的概念,科學家們試圖把萬有引力和其它基本作用力統一起來。權威科學雜誌《自然》2001年6月28日(第411卷)報導了膜世界理論的研究。以下為原文的部份翻譯。

請設想一下,我們熟悉的這個三維空間和一維時間的宇宙被一個多重宇宙所代替,當然這超出了我們的經驗。現在設想這個多重宇宙是以多層膜的形式存在於一個多維超空間。這些另外的時空可能只有原子大小,也可能無限的大。我們也許永遠也不能進入這些時空,但是它們卻對我們這個宇宙的物理現象產生深刻的影響。

「膜世界」迄今只是在理論物理學家腦海裏被證明存在的奇異世界。雖然聽起來有點異想天開,實際上「膜世界理論」是非常嚴肅認真的一個嘗試,去解決最令現代物理學家們苦惱的問題:怎樣把引力和其它三個基本作用力統一起來。

對基本粒子和基本作用力特性的最流行的解釋是「標準模型」。其主要的缺點是不能把引力和其它作用力平等對待。多膜世界物理學創始人之一,哈佛大學教授尼瑪阿肯尼-哈米德說:「這是非同尋常的,雖然引力是最早發現的,卻是迄今了解最少的力。」與其它的伙伴相比,引力很弱。比較兩個電子之間的引力與電磁斥力,引力要弱10^43倍。阿肯尼-哈米德用了一個大家熟悉的例子進一步說明:「一個普通的磁鐵能夠吸起桌子上的一根別針,儘管整個地球的質量都在向下拉這根針,試圖阻止它被磁鐵吸上去。」

然而現在的宇宙理論要求,在宇宙「大爆炸」後的一個很短時間內,所有的四種基本作用力是合一的。在這樣的高能狀態下,這些作用力隨著宇宙的冷卻,在互相分離之前,引力一定與其伙伴有相同的強度。

目前試圖解決這個矛盾的主要理論是「超弦理論」,它把所有的基本粒子都用振動的一維「弦」來表示。根據超弦理論,在極小的距離(10^(-35)米)之內,引力的強度可以趕上其它伙伴。如果能探測這樣小的範圍,就可能發現另外7個卷曲的維度。

科學家們讓兩個能量極高的較大粒子互相碰撞,在碰撞產生的碎片中尋找(新的)基本粒子。如果「超弦理論」是對的,那麼要想探測引力的性質,所需要的能量將高達10^16萬億電子伏特,而現在世界上最大的粒子加速器只有2萬億電子伏特。

巨大的能量也給理論物理學家帶來了麻煩。粒子碰撞實驗表明:電磁力和弱核力在1萬億電子伏特能量時可以統一起來。通過仔細調節,「標準模型」可以適用於這個「電弱」能量級別,但是無法解釋觀察到的弱電能量級別和弦理論所預言的10^16萬億電子伏特之間的巨大差異。物理學家們把它叫做「級別問題」。

大多數理論物理學家試圖通過引入「超對稱」來解決「級別問題」。這個理論提出,在「標準模型」中每個粒子都有一個鏡像,它們具有不同的「自旋」這種基本特性。這些粒子的量子效應處於極高的能量級別(10^16萬億電子伏特),但是理論物理學家們發現:他們幾乎完全抵消掉了,只剩下「電弱」能量級別。

1998年,在加州斯坦福大學工作的阿肯尼-哈米德、薩瓦斯迪莫泊拉斯和加艾德瓦裏從另一角度考慮「級別問題」。他們設想如果引力和電弱力具有相同的能量級別,那麼引力會是甚麼樣的呢?

經過深入的研究,阿肯尼-哈米德等提出了「膜世界理論」,認為許許多多空間是以多層膜的形式存在於一個多層超空間。圖示為其提出的一個模型。我們人類生存的這個膜(空間)是以摺疊的形式存在的,遙遠的星球在一個多層空間中看,可能離我們地球只有1毫米的距離。光波只能侷限在膜內傳輸,而引力卻能夠「泄漏」到其它空間,也即引力可以在其它空間傳輸。由於這個差別,引力在我們這個空間看起來就非常弱了。

《自然》在這篇報導中對「膜世界理論」有更詳細的介紹,讀者可以參閱。現在「膜世界理論」還在不斷的發展之中,實驗物理學家們正在用實驗對「膜世界理論」的預言進行驗證。

事實上,對萬有引力本身,也有很多疑問。美國航天局的科學家一直疑惑不解的是,他們發射的幾個宇宙飛行器逐漸放慢,偏離按照「萬有引力定律」所計算的軌跡。特別是對先驅者10號軌跡的觀察更是提供了直接的證據。

[後記]

在現代物理學的發展史上,為了解決黑體輻射、氫光譜、光電效應等問題,物理學家在本世紀初提出了「量子理論」。量子理論已經成為現代物理學的支柱之一,其特點是人們已無法用在宏觀世界的經驗來想像微觀量子世界的景象,而只能以數學計算推導我們在宏觀世界所能觀測的結果。電磁力、弱核力和強核力都可以被量子理論統一地描述為一種力的不同表現。現代物理的另一個支柱是愛因斯坦的廣義相對論,這個理論優美地描述了引力。在牛頓力學中,引力被認為是物體之間的相互牽引,其力度大小隨距離的平方減弱。可是在廣義相對論中,引力是時空彎曲的表現。也就是說,並不存在物體之間的直接的、即時的所謂牽引,而是物體的質量使時空彎曲,而時空的彎曲造成了牽引的現象。所以雖然人們仍將其稱之為引力,但人們已認識到它並不是簡單的、機械的牽引。愛因斯坦一直試圖將引力與電磁力統一起來,可是一直沒有成功。而這個問題直到今天也沒有解決。物理學家試圖用「引力子」來解決這個問題,也就是說粒子之間不停地交換引力子,從而產生了引力。可是這個嘗試並未獲得成功。上文介紹的多膜理論以及在此之前的超弦理論都是在這方面的嘗試。這些理論都認為宇宙不只是長寬高和時間四個維度,還有其它維的存在,而膜理論更明確假設有其它的膜世界的存在。

然而在修煉界,人們早在二千年前就已經通過修煉這種方法證實了另外空間的客觀存在。有許多修煉的人通過天目能夠看到另外空間中存在的物體、生命,而且能和這些生命體溝通上,甚至這些修煉者自己還能夠遁入另外空間。中國科學家曾對遙視、特異致動、突破空間障礙等等進行過深入研究,證實了這些超常現象的存在。正是因為它的超常,一般人很難理解,更難以體驗它的存在。李洪志老師在《轉法輪》第一講中論述:「假如當你進入到細胞與分子之間、分子與分子之間,你就會體驗到已經進入另外的空間了。那個身體存在形式是甚麼樣的?你當然不能用現有的這個空間的概念去理解,你身體得同化那種空間存在的形式要求。在另外空間的身體本來就是可大可小的,那時你會發現那也是一個無比廣闊的空間。這就是指的另外空間存在的一種簡單形式,同時同地存在著另外的空間。」 (轉自正見網)

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