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额外维度
直到几年前,一群年轻的理论物理学家提出要从根本上改变观点,引力的统一才被认为是一项艰巨的事业。
其基本原理很简单。
引力并不弱,但对我们来说却很弱。
我们受到常识的制约,成了偏见的囚徒,我们相信宇宙是在四个普通的维度上发展的:三个空间维度(高度、宽度、深度)加上时间。
如果我们假设我们的宇宙维度数是5、6或10,也就是说,如果存在我们没有察觉到的额外空间维度,我们应该从根本上修正这些结论。
这个难题解开了:我们认为引力很弱,因为我们只考虑了我们所熟悉的四维世界的微弱投影。
实际上,在额外的维度中传播,这个力比它看起来要强得多。
此外,考虑到隐藏的维度,引力的耦合常数变得正常,并随着能量的增长而增长,它可以与其他相互作用统一起来。
这些隐藏的维度去了哪里呢?在宇宙诞生的最初时刻,巨大的能量使所有额外维度保持开放。
在随后的冷却过程中,它们立即闭合起来,好像折叠在一起,变得不可见,但是异常微弱的引力仍然存在。
这个巨大的不一致的细节,提醒我们不要只满足于表面现象。
不寻常的是,如果存在额外维度,我们可以用粒子加速器来发现它们。
从大型强子对撞机开始,通过让高能质子碰撞,我们可以触及额外维度隐密而无声地存在了数十亿年的极限。
在这种情况下,不同版本的理论预见了巨大质量粒子的出现,它们的性质与标准模型相似,但要重几十倍,或者是全新的绝对奇异的物质状态,因为这种状态的引力比普通状态的引力强得多。
因此,有可能产生一种亚原子粒子的聚集,这种聚集既不是由电磁力(如原子中的电子)聚集,也不是由核力(如原子核中的夸克)聚集,而是由引力聚集。
在非常小的距离,引力会如此强大,以至于能够形成微小的黑洞。
这与宇宙黑洞无关。
宇宙黑洞是在许多星系中心发现的巨大天体,其质量如此之大以至于它们甚至可以吞噬光,因此不可见。
可能形成的微型黑洞将是无害的不稳定粒子,它们会在无限小的时间内衰变,只留下几十个粒子组成的微观“烟火”
,在相互作用区周围的超灵敏探测器上留下痕迹,作为它们存在的证据。
由于到目前为止,还没有实验显示出超大质量粒子或黑洞的痕迹,因此只能对最小空间维度设置上限,在这个上限之下,额外维度仍然可以隐藏。
这个问题仍然悬而未决,每天可能都是美好的一天。
当特定的额外维度理论被证明是正确的那一刻,那不仅是科学的伟大日子,而且将真正谱写人类历史的新篇章。
单是想想看问题的角度,我们的世界观将彻底改变。
想一想描绘多维世界的难度,甚至只是想象一个在十维空间中发展的世界,以及马上就会出现的问题:对宇宙隐秘一面的系统探索会给我们带来什么惊喜呢?
寻找圣杯
在讨论标准模型时,我们遇到了现代物理学的大问题。
暗物质、膨胀、暗能量、力的统一以及引力的作用,这些概念引出了巨大的问题,而这些问题极有可能需要物理学上一场新的概念革命。
我们迟早会发现一些颠覆现有知识的东西,将标准模型简化为一种特殊情况,只适用于低能量的更普遍的理论。
这种情况以前发生过,我们都相信它将再次发生。
尽管出现了新的问题,但仍有一个大问题需要解决。
首先,有必要找到希格斯玻色子,也就是说,证明这种新粒子确实存在,或者为电弱对称性破缺机制找到不同的解释。
这里出现了问题。
搜寻工作立刻展开,但当标准模型取得接连不断的成功时,在这个特定点上,年复一年,搜寻却仍是一连串的负面结果。
在标准模型取得最大胜利的那些年里,似乎没有人能发现这种幽灵粒子,而整个理论的构建都依赖于它的存在。
为了实现这一目标,科学家们提出了使用尺寸和特性都让人疯狂的装置。
他们提议使用的许多技术根本不存在,材料具有未来派风格,所要求的性能被认为是“疯狂的”
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