爱因斯坦 未来人类像恐龙一样被灭绝,有没有可能穿越虫洞,拯救自己
现在关于多维空间的电影非常多,比如诺兰执导的《星际穿越》,在这部电影当中,不仅时间不再是恒定不变的,而且人类可以在多维空间当中任意穿梭,只是在不同维度空间当中,我们所能改变的时间,时常还受到各维空间的限制。
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《星际穿越》所讨论的是地球即将毁灭,我们如何面对生态灾难的问题,这其实不是危言耸听,地球其实每过3000万年,就会遭遇一次彗星的撞击。别看彗星直径只有10几公里,但是它撞击地球所产生巨大能量,超过上亿颗原子弹爆炸的当量。到那个时候我们并不是死于小行星的爆炸,而是小行星撞击把大量的尘土卷入地球平流层当中,导致光照减少,从而形成了生态灾难。恐龙就是在白垩纪末期,小行星撞击当中走向灭亡的。
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那么我们如何躲避这场生态灾难呢?目前通行的做法是前往火星,比如埃隆马斯克的火星计划,预计到2030年可实现。其实太阳的寿命不会超过50亿年,到那个时候,整个太阳系都会被它吞噬,火星和地球都将被毁灭。所以最好的方式是逃离太阳系,找到类似地球的行星。依靠现在的宇宙飞船逃离吗?这无异于痴人说梦,我们到达最近的恒星“比邻星b”都需要4.2光年,路上要行使6000多年。最好的办法就是像《星际穿越》中一样,穿越虫洞,在多维空间当中穿梭,实现远距离航行。
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多维空间的概念其实很早之前就被提及,甚至一度成为骗子的代名词。1887年,英国著名的骗子斯莱德就利用多维空间的理论,和家属进行通灵,而且当时很多物理学家还为他做信用背书,比如韦伯、汤姆逊还有瑞利等。这就是著名的“第四维”骗局,当时有很多物理学家在研究多维空间。可是19世纪末,量子力学实在是太过火热。量子理论几乎主宰了整个物理学界,量子力学不但解释了电磁力、光,以及量子领域的强核力以及弱核力等,甚至还造出了惊世骇俗的原子弹。原子弹可以说超乎了那个时代所有人的想象,人们很难想象一个爆炸物能将一座城市瞬间夷为平地,于是科学家们争相涌入量子领域的研究。
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可是到了20世纪80年代,量子领域似乎走入死胡同,最简单的就是量子理论解释不了万有引力是怎么回事?在量子领域当中,构成物质的基础是粒子,粒子具有波粒二象性,也就是说它既是一种波,也是一种粒子。可是如何解释万有引力超越光速呢?于是人们又重回多维空间理论,希望从中找到答案。
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如果描述正常的生活空间,三维就足够了,甚至三维都不需要,我们的手机导航软件,只要描绘经纬度,就能够定位你的位置信息。目前用来描绘这个世界的软件,最多也都是三维,可是如果我们要解释宇宙的规律,三维空间的自然规律显然是不够的。科学家现在普遍都认可宇宙由4种力构成,分别是引力、电磁力,还有量子力学当中的强核力以及弱核力。这4种力差异非常大,描述他们的物理规律也各不相同,那么有没有可能把这4种力有机统一在一起呢?难道我们的自然界真的是以这么复杂的形式组成的吗?
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在大部分的物理学家看来,描述宇宙的底层规律应该是简洁而优美的。毕达哥拉斯认为万物皆数学,世间的万物都可以用数学来解释,因为数学像哲学一样需要逻辑的推理、演绎与证明,而且必须环环相扣,完美无缺。进入20世纪,人们利用数学公式推导出了很多物理学的公式,比如麦克斯韦磁力学方程,波尔的轨道量子数等,然而人们缺乏相应的理论解释。如果存在一个理论,能把所有的物理现象给予合理的解释,而不是把问题最后都抛给上帝,那么这个物理世界该有多么和谐!
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宇宙当中存在很多看不见摸不着的规律,如果我们从更高维度去看这些问题,或许能够找到答案。比如之前人们一直认为三维空间与时间是相互独立的,没有任何关系,可是当爱因斯坦提出了狭义相对论之后,创造了四维时空的概念。狭义相对论本质就是用四维空间来描绘物理现象。十维空间提出之后,之前很复杂的物理学原理被完美统一了,比如麦克斯韦方程组,以前需要8个方程组,关于时间和空间的还需要分开处理,但是引入时间作为第四维的时候,这8个方程组就形成了一个简洁漂亮的方程,这就是麦克斯韦方程组的相对论形式。之后爱因斯坦又用四维时空的概念去解释了引力,这就是广义相对论。
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