五唯指的是什么呢?

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-18

五维空间是一个包含五个维度的空间。以物理学的角度来说,五维空间的维度比日常生活中所提到的三维空间以及相对论中的四维时空还要多。

五维空间是一种经常在数学中出现的抽象概念。在物理学和数学中,N数字的序列可以理解为表示N维欧几里得空间中的位置。宇宙的维度是否为五维同时也是个辩论的话题。

早期关于五维空间的大部分工作都试图发展一种理论,将自然界中的四种基本相互作用统一起来:强核力和弱核力、引力和电磁力。

德国数学家Theodor Kaluza和瑞典物理学家Oskar Klein于1921年独立发展了Kaluza-Klein理论,利用第五维将引力与电磁力统一起来。

为了解释为什么这个维度不能被直接观察到,克莱因建议将第五维度卷成一个大约 10-33 厘米的微小紧凑的环。

在他的推理下,他把光想象成一种超越人类感知的更高维度的涟漪所引起的扰动,就像池塘里的鱼只能看到雨滴在水面上留下的涟漪阴影一样。

虽然无法检测到,但它会间接暗示看似无关的力量之间存在联系。由于超弦理论和超引力的出现,Kaluza-Klein 理论在 1970 年代经历了复兴:现实是由振动的能量链组成的概念,这个假设在数学上只能在十维或更多维度上可行。超弦理论随后演变成一种更通用的方法,称为 M 理论。

M 理论可以解释重力相对于其他基本自然力的弱点,例如,当使用磁铁将大头针从桌子上抬起时,磁铁能够克服引力整个地球轻松。

数学方法是在 20 世纪初发展起来的,将第五维度视为一种理论结构。这些理论参考了希尔伯特空间,这是一个假设无限数量的数学维度以允许无限数量的量子态的概念。

爱因斯坦、伯格曼和巴格曼后来试图将广义相对论的四维时空扩展到一个额外的物理维度,以纳入电磁学,尽管他们没有成功。

在 1938 年的论文中,爱因斯坦和伯格曼率先提出了现代观点,即四维理论,与长距离的爱因斯坦-麦克斯韦理论,源自一个在所有五个维度上完全对称的五维理论。他们认为,电磁是由在第五维度“极化”的引力场产生的。

爱因斯坦和伯格曼的主要新颖之处在于将第五维视为一个物理实体,而不是结合度量张量和电磁势的借口。但他们随后反悔,修改该理论以打破其五维对称性。

正如爱德华·威滕所建议的那样,他们的推理是,该理论的更对称版本预测了一个新的长程场的存在,一个既无质量又标量的场,这需要对爱因斯坦的广义相对论进行根本修改。真空中的闵可夫斯基空间和麦克斯韦方程可以嵌入到一个五维空间中黎曼曲率张量。

维度

科学家们仍然没有就真正存在的维度达成一致。弦理论认为,这个宇宙中的一切绝对是一个单一物体的表现——一根微小的弦。它的振动方式决定了它是光子还是电子,一切都是一个统一概念的一部分。

因为没有足够的偏差可以解释宇宙中的所有粒子和力,弦理论除了已知的四个维度之外,还需要至少六个额外的维度。



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