超弦论
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多维宇宙

20世纪20年代,爱因斯坦的广义相对论提供了我们的宇宙是如何开始的最好的解释。根据爱因斯坦的理论,宇宙诞生于大约100亿—200亿年前的宇宙大爆炸。宇宙中的所有物质,包括恒星、星系和行星,初期集中在一个超致密的球中。后来,这个球剧烈爆炸,产生了我们当前正在膨胀的宇宙。这个理论与今天人们观察到的事实吻合——当前,所有恒星和星系都在向着离开地球的方向快速远离(由大爆炸的力量推动)。

然而,爱因斯坦的理论存在许多漏洞——为什么宇宙会发生爆炸?大爆炸之前是什么?理论科学家早年就意识到大爆炸理论的不完全性,因为它并未解释大爆炸本身的起源和性质。

难以置信,超弦理论预测了大爆炸以前发生的事情。超弦理论认为,宇宙最初有十个维度,而不是四个维度(三个空间维度和一个时间维度)。之后,这个宇宙在十个维度上非常不稳定,它“破裂”成两块,一个小的四维宇宙从其余部分宇宙剥离开来。类似地,我们可以想象一个肥皂泡沫在慢慢地振动——如果振动足够强,肥皂泡会变得不稳定,分裂成两个或更多更小的肥皂泡。再想象一下,最初的肥皂泡代表十维宇宙,分裂出的较小的肥皂泡代表我们的宇宙。

如果这个理论为真,意味着一定存在一个与我们的宇宙共存的“姐妹宇宙”。这也意味着,我们宇宙之初的分裂是多么剧烈,以至于它创造了我们所知的大爆炸。因此,超弦理论解释,大爆炸是“十维宇宙分裂成两片”这个剧烈转变的副产品。

你不必担心,某天,当你沿着街道走路时会“落入”另一个其他维度的宇宙,仿佛科幻小说的描述。根据超弦理论的说法,另一个多维宇宙已缩小到这样一个程度——一个人类永远无法到达的难以置信的小尺寸(大约原子核大小的千亿分之一)。因此,更高的维度是什么样子,成为了一个学术问题。从这个意义上看,在更高维度之间旅行的前景只有在宇宙起源时才有可能——那时的宇宙是十维的,故而,维度之间的旅行在物理上具有可能。