03.05 宇宙為什麼是三維的?

有個孩子叫菱曦


答:這個問題,目前還沒有被科學界認可的解釋,不過一些科學家,試圖用理論來詮釋,尤其是超弦理論的科學家們,我們就來看其中一個吧。


超弦理論是物理學的分支之一,試圖解釋我們宇宙最基本的規律,並設想了一個極小的弦,為一切物質最小的組成單位,弦以不同方式震動得到不同的粒子,超弦理論的一大成就就是解決了相對論和量子力學的矛盾。



目前能研究宇宙維度的理論非常少,超弦理論就是其中之一,對於牛頓力學、相對論和量子力學而言,他們並沒有對維度加以限制,也就是它們在高緯度中也是成立的,這就使得它們無法對時空的維度進行解釋。


之前日本的超弦理論物理學家聲稱,他們用計算機算法來模擬高維時空,試圖解釋為何我們宏觀空間是三維的。

在宇宙大爆炸前,時空是完美對稱的十維(九維空間加上一維時間),其中強力、弱力、電磁力和萬有引力此時是統一的。



大爆炸發生10^-43秒,溫度300億億億度,然後宇宙膨脹開始,日本科學家的模擬顯示,九維的空間並不穩定,在宇宙大爆炸中會分裂成兩個分支,其中一個分支是三維空間,另外一個是六維空間。




研究人員提出,在模擬各種維度的空間中,三維是最穩定的,這有利於宇宙大爆炸中,三維空間從其他維度中分離出來,隨著溫度的降低,電磁力、萬有引力和電弱相互作用分離,然後形成各種基本粒子。


最終,六維空間被永遠蜷縮在了普朗克尺度,只有三維空間被展開,形成了我們現在看到的宏觀世界,其中六維時空的理論模型,已被數學證明存在,叫做卡拉比-丘成桐空間,尺度約1億億億億分之一米。



以上就是對宇宙三維的一個解釋,至於正確與否,目前不得而知,因為要對超弦理論進行驗證,是非常困難的,要想探究普朗克尺度的世界,我們須得建造銀河系尺度大小的對撞機才行。


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艾伯史密斯


三維空間觀,就是絕對時空觀,空間是各向無限的,就是笛卡爾座標系,就這麼簡單。在無限三維空間中,任何物質形態與運動軌跡,都是彎曲的,把“地球測地線彎曲”偷換成“無限空間彎曲”,正是廣義相對論的癥結所在。


▲下半部是彎曲空間,上半部該怎麼解釋?

如果空間是彎曲的,那麼請問138億年前發射的光,是如何沿著彎曲空間到達哈勃望遠鏡,是走測地線麼?如何幾何作圖?如何光學計算?愛因斯坦那玩意我懂,直接數學操作!


物理新視野


從宇宙層面來說,我覺得宇宙並不是三維的,反而像是我們目前定義的四維時空,我們就像是生活在二維空間中的螞蟻(想象一下)並不知道自己生活在二維空間裡,而我們就是生活在四維時空中的人類但是隻能感知到三維空間,而我們的科學卻一步一步地把我們推向我們認識中的四維空間,我們看不見的重力和引力就是典型的四維力量作用在三維空間中,在四維空間中應該能直觀地看到重力和引力,而在三維空間中看不見,但能感覺到,就像我們在三維空間給想象中的二維空間中的一隻螞蟻一個陰影(比如用一隻手遮一下),螞蟻本身在二維空間看不見這個陰影,因為它就在二維空間之中(這句話有點抽象,發揮你們的想象力),但它能感覺到二維空間黑了!

再深入地思考一下,如果我們站在宇宙宏觀角度在看一眼我們的宇宙(那絕對是無法用語言形容的震撼)!想象一下我們能看見什麼,最起碼我們能看到各星球、各星系乃至各河系之間的複雜的相互作用力(理論上三維對四維沒有秘密,從四維看三維是一目瞭然,就像三維看二維一樣😊你的影子就是二維的,由於你的影子沒有厚度,而且只有一面,所以它對你來說就是二維的,而它所有的一切都在你的觀察之中)!可能你一眼就看出來現在人們苦苦追尋的公式(就像叫你在紙上看一個圖形,然後叫你求面積,雖然過程可能複雜了點,但是你是能算出來的,也可以說是“看”出來的,你會覺得它沒什麼難度,這是因為你在三維空間中看二維圖形,它對你來說是完全可見的)!

還有一點很有意思,如果一隻螞蟻在莫比烏斯環上一直走那就是相當於是在二維空間中走了;我們如果從地球上一點沿直線出發一直走,相當於在二維平面上走,最後它們的結果相同:都會回到原點!但它們都感覺在走直線!我想如果我們從宇宙中一點沿“直線”出發,最後肯定會回到這一點,但我們不會感覺到在走“曲線”。

囉嗦這麼多,就是想表達一句:宇宙應該是四維的


起源與歸宿


基本支持,在這個基礎上再往下看,我們的宇宙三維基礎是光速不變,能量擴散衰減,那麼如果光速也是衰減的呢……光速才是第四維,在光速的四維中看3維宇宙是多麼的渺小無法掙扎,只要改變哪怕是一點點光速,3維宇宙就相當於我們眼中的2維平面那樣可笑;在2維裡,哪怕是一點點的3維位移也是那麼的遙遠,同樣在4維裡看我們數以光年記的距離也是非常可笑的;要能看懂這些,能量的衰減需要補上……時間就是能量衰減的比較值,如果突破了能量衰減也就突破了時間,而能量的衰減是被人為限定在光速不變之下的。


TonyTangSZ


個人理解的維度,是個數學物理概念,是科學家在研究自然過程中總結抽象出的輔助研究空間的“工具”之一。

通常維度的數學物理空間描述(不討論純數學)可以是,一維是線性的,二維是平面的,三維是立體的,也是最符合人們用視覺感知真實、直觀、具有空間感的世界,這裡的維度通常用數值距離描述,是很直觀的。而四維則通常加上一個時間尺度去描述空間的物理特性,四維以上的維度都必須先規定好第四維及以上各個維度的數學物理意義。選用幾維度去研究和描述間空間相關的科學概念,主要是看幾維度最方便、效果更好,科學研究並不需要故弄懸虛。實際上四維以上的空間描述對大多數非專業從業者來說是非常抽象和複雜的,因此也是科幻小說常藉以描述、神幻化想要的場景和效果。

宇宙為什麼是三維的?相信各位看官對這個問題有自己的答案了。

別再被N維度空間忽悠了!


wein鄭


你用是非看世界,但是世界不是是非。說三維宇宙,三維是你自己的理解工具,不是說宇宙是三維的,什麼四維論十維論道理一樣!宇宙本身沒有維度,維度是我們為了理解,而抽象出來的工具。工具不是越複雜越好。如果非要一百維才能闡述你的宇宙理論,那麼還是從新開始吧!


墨印2


這可以歸結為宇宙的人類文化屬性,所以得“三維世界”。細述開來,從生理上看,人眼觀相,根本上是由分辨明暗像素,而取得物相的狀態模樣。所以是由光取得的物的明暗之像。只能包含有像素的高低意識反映。而從人類的文化延續,傳承歷史上說,人要名名概念,數字,認知,應用邏輯,表達宇宙。就必須簡化,概括物相,這就形成了人類的“點,線,面,體”的三維幾何世界。而為了表達這幾何世界的形成,變化,即謂“動”的描述,人類又應用了時間概念。所以真實的物相宇宙只能是我觀的光之差別世界。而三維是人類文化應用表達的幾何世界。它是非真性的。因而心經曰“五蘊皆空”。


秋石173407593


宇宙之於人類視角的觀測條件,呈現的狀態是人類物理體系認定的‘’三維‘’,這是相對嚴謹的表達。而宇宙之於本來是什麼狀態的,這個問題有點類似於盲人摸象,你在什麼部位,觸摸到了什麼,從你的體系內給出一個你認為合理的解釋。那麼假設唯獨這個物理名詞需要被解釋, 在人類視角下,宇宙可能是幾緯的呢? 於是人類通過基礎物理去做公式推倒和思維模型,最終一定程度上解釋了,以三維為思維模型參考推導出的 一維,二維。而高於三維的多維世界,因為沒有可定義的座標象限,更多是猜想。 基礎物理的強大之處在於,即便不可觀測,也可以通過數學方式進行公式推倒而得出數據去論證猜想,很多偉大的猜想都基於了這點。 但是在一定程度上,世界的外延並不是基礎物理可以通用的。 物理定律也並非恆定不變,這還不是最沮喪的,數學法則也會在更外延的世界失效。所以宇宙是什麼樣的?人類沒有發言權。

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奔放的土豆2


宇宙最本質就是電磁波,所謂弦也是波長極小的電磁波,電磁波不斷降低能量,波長不斷變長。就是紅移現象。三維空間是電磁波特性決定的,時間是電磁波在不斷變化中存在,也就是能量要在運動中保持,並耗散,所以宇宙不停的在熵增。時間是電磁波存在的一個條件,必須在時間這個軸上不斷變化才能存在。所以,思維空間對我們電磁波形式存在的能量的時間,是不存在的。



三維只是人類根據現有的認知下的定義,具體是什麼維多少維就不知道了,說不定下一個物理學家說宇宙是13維呢,也有可能宇宙就是三維,但是為什麼是三維我是不知道,應為我生來就是這個樣


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