对多维时空的猜想

对多维时空的猜想

普通的三维空间很容易理解，上下、左右、前后；或X、Y、Z。

把时间作为第四维，并以光速不可逆转地单向发展，也似乎可以理解；时光的流逝使得没有人能够重复跨过同一条河流。

上下四方为宇，往来古今为宙，这是古人朴素的宇宙观。

现代物理的发展大大拓宽了人类的认知，物理学家早在研究多维时空的宇宙。他们列出成千上万行数学方程式，以证明自己的理论。目前流行的许多宇宙模型假说，著名的如弦理论、气泡理论、膜理论等，里面也涉及了多维时空问题。有许多问题仍在探讨和争论之中。

也有一些MK，钻多维时空的空子，以证明在某些维中有鬼和灵魂的存在。

本人始终以为，世界是物质的世界，宇宙是物质的宇宙，一切基于物质和客观存在。其实，多维时空并非神秘莫测，它再普通不过，以至于我们熟视无睹而被忽略，它与我们息息相伴，多维时空就在我们身边！

那么我们来探讨一下，第五维是什么？——是质量？！没错，质量是物质的根本属性。没有物质就没有宇宙，也就没有N维时空。质量作为宇宙的基本参量，质量充斥宇宙时空，质量产生的引力可以引起时空的弯曲，黑洞的质量甚至使得时空封闭。这也是质量成为【维】的实证。质量是当之无愧的第五维；

需要说明的是，这里的质量并不具体指向特定的物质或粒子，而是指它最原始的定义——质量就是指物质的多少。质量是万有引力的载体。

过去我们一直把物质与时空对立起来看，物质是物质、时空是时空。物质存在于时空之中。现在我们应当意识到，物质本来就是时空的组成部分。物质与时空是相互依存。相互作用的一个整体，物质就是时空！

那么，有理由拓展这一猜想，宇宙的第六维应当是——电荷。

电磁现象也是宇宙间普遍存在的基本现象，而它存在的最有代表性的物质现象就是电荷。包括光波在内的整个电磁波谱无处不在。电磁作用以它固有的方式影响着、作用着世间万物。把电荷作为宇宙第六维就不是空穴来风。电荷是电磁力的载体

有人也许会反驳说，【维】应该是矢量，而质量、电荷都是标量，不具备【维】的条件。但我们知道；力或作用都是具有方向性的，引力始终指向质量的中心，而电荷有正负之分，电磁力作用按照右手定则行事。这样看来，高维的矢量属性其实是隐含在它的行为之中的。

我们可以继续在冥冥之中推想一下；既然第五维质量是产生万有引力的根源，而第六维电荷是产生电磁力的源泉；而普遍认为微观基本粒子世界中还作用着弱作用力和强作用力。四种作用力相互统一起来，一直是物理学家们的梦想，如果把弱作用力与强作用力（或者是代表他们存在的一种载体）分别看作为第七和第八维，那么至少可以为四种作用的统一提供一种可能的思路。

把四维时空与四种作用的载体放到同一个笼子里来思考研究，也许能够为物理学遇到的困难指出一个方向。

如果广义相对论的方程式中加入代表质量、电荷、弱作用力与强作用力的修正项。是不是问题可以得到解决呢？

更高的维存在吗？也许还有人类没有发现的相互作用……

现在一种时髦的多维的超弦理论认为；四维时空以上高维的弦都蜷缩在无法觉察的尺度里，那么何不用一种可感知的量（如电荷、弱力荷）来表示它们呢？或者换一种说法；第五维卷缩在质量中，第六维卷缩在电荷中，第七维蜷缩在……，

现在对上述观点进行一下归纳：

1.
多维时空并不神秘，物质本身是时空的一部分；

2.
质量是第五维，

3.
电荷是第六维，

4.
弱相互作用(的载体)是第七维，

5.
强相互作用(的载体)是第八维。

6.
将四维时空与四种作用放进同一个笼子里研究，有可能解决物理难题。

就此话题，再多说几句；

本人对当下流行的所谓暗能量、暗物质的存在心存疑虑，仅仅根据超新星爆发距离推演出宇宙正在加速膨胀，就推算出暗物质、暗能量占据着宇宙间物质总量的95%以上，对于它们人类基本是无知的。我们可见的物质世界仅占4%，说明人类认识世界的悲剧。那么这一流行理论就是完全正确的吗？如果解决了多维时空的难题，尤其把物质本身也看做时空的组成部分后，相信关于存在暗物质的推想也许就会迎刃而解。

以上纯属猜想，仅供参考。

本人不坚持以上观点，如有同好能据理反驳，指明谬误。或是能举一反三，另辟蹊径，发扬光大则不胜欣慰。

有着论坛贵宾的头衔，发这种乱七八糟的东西很令人费解！

从LZ的帖子可以看出，LZ根本不知道啥叫“维”。

如果要说质量是第5维，不如说是能量为好。
只是楼主是否考虑过，前面的4维，都可以不依赖于物质（能量）而存在哦。而后面的那几维，却需要前面的4维时空而存在呢。
这就像一个容器与容器内物体的关系。前面4维是容器，与后面的5、6……维貌似处于不平等地位呢。

维度应该按数学模型理解，然后尽量找到物质世界中相对应的解。

回复 2# positron


    希望不要人身攻击，如果你知道啥叫维，也请你解释一下。
贵宾当然也有不知道的领域。孔子曰：不耻下问。

“维”这东西太抽象了，到第五维就不好理解了。

如果要说质量是第5维，不如说是能量为好。
只是楼主是否考虑过，前面的4维，都可以不依赖于物质（能量）而 ...
gohomeman1 发表于 2010-6-23 11:46

                               
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对各位的关注，只要不是人身攻击，均表示欢迎！

做一点解释：

1，质能是可以相互转化的。

2，因质量是物质共有属性，也是万有引力的根源，它对时空的弯曲可以看出它具有“维”的属性。

3，此文的主旨，就在于把物质看做宇宙的基本元素来考虑。开拓一下思路，而不限于纯数学的推断，数学无疑是重要工具，但不是唯一工具，数学也会因实践的发展而发展。例如非欧几何、排队论、博弈论、仿形图案，原来都是野种，后来都成为数学的明珠。

4，另，其他的各派多维理论也并非各维地位相等，否则，它们怎会“蜷缩”起来？

本人已经声明，而且题目也写明是一种“猜想”。也是大家都想解决的天文问题之一，提出自己看法而已，这里不存在贵宾和平民。

我对这些也不了解，但我的意思是：两者的地位不相当。至于蜷缩的维度，它们与另外的4维地位还是相当的——并不需要依赖其他的维度而存在。
这个东西太抽象了，我都不知道怎么比喻好。

    希望不要人身攻击，如果你知道啥叫维，也请你解释一下。
贵宾当然也有不知道的领域 ...
九大行星 发表于 2010-6-23 12:03

                               
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如果你觉得是人身攻击，我道歉。对于学术问题，我出言一向比较重。

关于什么是“维”，LZ可以从下帖了解一些：
http://www.astronomy.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=89973&page=1
我在里面给出的链接，LZ如果能找到全文更好，那是一篇相当不错的科普文章。

回复 9# positron

那个帖子全文学了下，对于高维如何理解，也都是瞎子摸象，各自表述。
其中楼主给的链接只有前半部分，也只讲到三维，但其中有这末一句很有用，
“笛卡尔对“维”所下的定义是：“确定位置所必需的数值的个数。””

这应当看成是纯数学角度给维下最经典的定义。如果只是确定位置，那么三维就充分而必要了。没有必要进行高维的研究。
可如果把时间作为第四维，就已经超出了纯数学的领域。它回答的问题就不是“什么位置？”,而是“什么时间？'
可见仅就四维时空中，第四维时间与空间三维就已经不是对等的关系了。另外，时间是单向前进的量，只增加不减少，而空间则可上可下，可正可负，可前进，可后退，从这点来看，时间与空间也不存在对等关系。

我们借鉴一下笛卡尔对维的定义：就成为
“维”的定义是：“确定物质属性所必需的数值的个数。”

注意，这里维仅仅是数值。这样一来，我们除了需要确定宇宙中物质的位置、时间四维外，还要确定物质四个基本相互作用的至少四项参数。（如前所述，本人认为它们可以用质量、电荷等作为度量的代表）这样就得到了八维的宇宙。也就是说，描述宇宙物质的基本参数是八维的。既然是为了属性的描述，那么各维之间也就没有必要对等。而且，这个八维宇宙并不神秘，它就在我们身边。

打个比方（可能不太恰当），这有点像我们买房子时所要知道的参数：城市、地段（周边环境）、楼层、面积、朝向、户型、邻居、车库、物业等等一样，有了这些基本的“维”，才算对房子描述清楚了。

事实上，由于大的质量造成的空间弯曲变形现象，用三维定位也是不充分的，（同样的三维数值所描述的位置在空间弯曲后已经不是原有的位置了。）也必须加上质量的作用后才能充分进行描述。

回复 11# 九大行星

我能够理解你在11楼表述的意思，虽然我对多维空间一无所知。起码我赞成你这种思想方法。

纯数学上来讲，100维空间都可以存在，虽然我们不能想象它是怎样的，但它完全可以用数学来表达的。只不过，这种表达只能是数学读到一定程度才能了解罢了。
四维时空与四维空间是有巨大区别的。这点先要搞清。

楼主的猜想，我实在看不懂多少，当然你的基本意思，我是能理解一些的。其实作为爱好者而言，猜想是完全可以的，是对是错，都不过是发个感想而已，大可不必过于认真。
但是，如果真正要开始研究这些东西，那么就需要极多的知识储备，这对绝大多数爱好者而言，都是不现实的。

回复 13# gohomeman1

楼上讲的没错；
对这一领域进行系统、严谨的科学研究，显然对于我们非物理理论专业的爱好者都是不现实的。在这些属于科学最前沿的领域内，已经有众多优秀的科学家孜孜不倦地在努力着，即使这样，也还没有重大突破。但是，那些理论物理学家在研究过程中也会进行种种猜想甚至幻想来，也许会有与之巧合的地方  。他们只要能够论证这些猜想在理论上能够成立。就可以成为一种学说。
      敝人在这里喝咖啡时的猜想，也并非毫无根由的瞎猜乱想。我只是希望，有与此猜想巧合的科学家继续努力，为解决物理难题作出成绩。
      
看来现在的焦点在于质量等物理量是否有当做“维”的资格。
首先明确，这里谈的不是纯数学的“空间”，而是 物理学的"时空”，三维空间加上时间维，
数学中的多维数组，是抽象了具体内涵的一组数据。而物理学中，每个数据都有其具体的含义和属性。
更高维的情形下，甚至名字叫“时空”都不对了！如果质量是第五维的话，是否应当叫“时空质”呢？!更高维时就更无法起名字了。所以统称为“多维时空”仅仅是借用四维时空的一个临时名字。或者干脆叫“多维宇宙”。
     
既然是谈物理学的维，还可以从物理学的基本量纲的角度引申一下：

国际单位制中有七个基本的物理量单位：长度单位米(m)，质量单位千克(kg)，时间单位秒(s)，温度单位开尔文(K)，电流单位安培(A)，物质的量的单位摩尔(mol)，发光强度单位坎德拉(cd)。
其中长度单位可以用来度量三维空间，时间单位可用来度量时间维。这样，四维时空都有了它们的基本度量单位，或称为量纲。然后我们注意到，质量也是基本的物理量，那么在多维的宇宙模型中缺少反映质量的代表“维”显然是不完整的。同理，电磁力也应在多维宇宙模型中有它的“代表维”。我们用电荷来做代表，{这里的基本量纲是安培）。
至于摩尔，其实是质量的导出单位，它是在化学领域内反映物质多少的量。而发光强度也只能看作是电磁能量的导出量，而能量是力与长度单位的积（焦耳=牛顿米），力又是质量与加速度的积（牛顿=克.米/秒^2),都是衍生导出量。
这样，七个物理量中，其实只有五个是基本的。
温度是不是也需要一个“维”来代表它？
弱力与强力呢？想当然是应当有其“代表维”的。它们是否有另外的基本量纲来度量呢？
……到了这里本人也只能提出问题，而无法回答了！

回复 15# shangding


    前帖已有说明，当然是讨论物理学的“维”了！

隔壁帖子令人欣慰，暗物质也许并不存在，
就是说，人类的认知能力并不局限在4%。宇宙并没有神秘的东西，是可以逐渐被认识的。多维的宇宙也是能够被人类认知的。
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-138063-1-1.html

回复 14# 九大行星

No，No！随便侃侃还可以，如果真正要深入研究，请在知识版认真的发一个帖来问。我认为，这事情猜想可以，要去真正研究，还是让那些专业工作者去做好了。其实宇宙有几维，与我们生活毫无关系，一般的爱好者在太深入的问题上投入大量精力，没意义。

我不会阻止在这个问题上继续讨论下去，但如同shangding所言，如果要继续讨论，应该先把“维”的定义给明确了。
否则再讨论下去，根本就是在完全不同的层面，这样的讨论就没价值可言了。