更少维度的情况

T.他的冒险是一部经典的科幻小说平地埃德温·艾伯特(Edwin Abbott)的作品。小说由一个自称“正方形”(a Square)的二维生物讲述，他知道自己被嵌入了一个名为“空间之地”(Spaceland)的三维世界，而自己却不知道。像Square先生一样，过去一个世纪的物理学家们已经开始考虑我们的世界是否只是四维甚至十维空间的一小部分。如果我们能上升到更高的领域，我们就能把自己从普通空间的束缚中解放出来。我们可以通过弯曲手臂的另一个维度去够到一个锁着的保险箱，或者看到展现在我们面前的人体内部。我们可能最终领悟到自然的深层统一性。

但近年来，维萨加的维修扭曲：空间可能没有比我们觉得的更多尺寸，但是较少。

空间的收缩围绕着一个与引力有关的问题，引力是自然界四种基本力量之一。两个物体之间的万有引力随着物体的靠近而增强。对于其他力也是如此，比如电磁力和弱力。但与这些力不同的是，重力在小范围内会经历额外的强化。它的吸引力取决于物体的质量，或者等效地说，取决于能量，量子物理的不确定性原理导致了能量的最小值。当物体彼此足够接近时，最小值开始与距离成反比增加，导致它们以加倍的强度相互吸引。自然的其他力量也经历量子的增强或减弱，但程度要小得多。结果，引力，这个在日常尺度上很容易被击败的力，赶上了其他力，并在一个被称为普朗克尺度的亚次亚原子距离上成为相等的力(大约是一万亿分之一万亿分之一米)。

由于重力不再增加力量，没有什么能与另一个规模区分开。一切都看起来也一样。

事实上，标准引力理论预测，引力在这个尺度上变得如此强大，以至于物质会坍缩成黑洞。因为引力反映了时空的形状，它的无限强化表明时空连续体被撕成碎片，所以我们在日常生活中体验到的无特征的广阔空间不可能是现实的基本特征。要么一定会有别的结构取代它，要么一定会有别的东西阻止重力在小尺度下爆炸，保持时空的基本状态，要么两者兼而有之。不管怎样，标准理论肯定是不完整的。

要沉迷于时空的微观结构是量子重力的问题，它与爱因斯坦的浮动物理学家浮现在困惑上。把三个理论家放在一个房间里，你会听到四个想法，因为它可以是：一个棋盘相同的离散电池竞技场，一个波动几何形状的泡沫，振动串的冷凝水，交织环的织物，以及更多的织物。

然而，令人惊讶的是，理论家们现在发现，许多不同的可能性都有一个共同的特征:在最精细的尺度上，空间摆脱了它的所有维度，只有一个维度，在这个过程中驯服了重力。事实上，一维空间是唯一一个重力不会随着距离的缩小而爆炸的空间。

无论尺寸收缩率是否将空间节省为自然的基本特征，或者是最终消失的前奏，仍然不清楚。无论是哪种情况而定，不过，“两个维度[一个空间和一次]似乎是自然的尺寸，其中重力想要生活，”在荷兰Radboud大学的理论物理学家弗兰克萨瓦莱斯的话。¹

用…的语言平地，我们可能都不在斯巴伐克生活，而是在莱德生活。

一种由于空间的维度的维度，它有一个非常有形的含义：它决定了物体的大小如何，事件的步伐以及力量变化时的力量变化。在普通的3-D空间中，如果您的球半径加倍，其体积将增加八倍。在4 d空间，它会上升16倍;在2-D中，只有四倍。

所以，如果你不知道有多少维度空间，你可以从卷的尺度推断出来。如果你注意到缩放关系没有保持固定 - 如果你保持加倍球体的半径，并且它的卷不再增加了八分之一的辨别，空间的维度变化的维度变化。

这就是许多物理学家怀疑正在发生的重力。

他们沿着这些线路思考的是一系列计算机模拟的一系列计算机模拟时期在2000年代中期的时空形状。在Radboud旋转LOLL，她的同事设计了一种称为因果动态三角结构的算法，以通过量子属性来灌注它们的模拟空间。他们能够展示可观察标度上的空间应该有三个维度，就像我们体验它一样。但是，如果重力的强度变化，则空间可能经历过渡到具有较少尺寸的平整结构，或者具有更多的皱巴巴的曲线，几乎刚刚空间冻结或沸腾。

即使空间似乎放心3-D，它也掩盖了外观。研究人员想象在蜿蜒的漫步上，以随机方向沿着随机的方向取出，随着气体分子在围绕体积划伤时，就会做出大。在3-D空间中，如果您的旅程的长度加倍，您将返回起点的机会应按平方根丢弃八个。然而，模拟发现普拉克秤附近的速度较慢，好像有较少的空间才能迷失。这是一个较少维度的迹象。

通过音量测量，空间为3-D，但是通过随机运动的行为，它是1-D，甚至是分数尺寸。这种差异是一种信号，不仅是空间变得越来越少的信号，而且其本质上变化随着重力开始展示其量子方面。“当你没有正常的歧管时，通常存在许多不同的”维度“定义”，“加州大学戴维斯史蒂夫卡利斯说。

Spacetime Continuum被撕成碎片，因此我们在日常生活中经历的无特色广告不能成为现实的根本特征。

与任何科学领域的计算机模拟一样，因果动态三角形是一个黑色框：它们将方程作为输入和生成数字作为输出，但不要告诉您发生了什么以及为什么。“这仍然是一个谜，它实际上是什么意思，”Loll说。到目前为止，最接近解释这些尺寸体操的理论被称为渐近安全性，这是一个关于20世纪70年代后期的量子重力的黑马候选者。它假设重力有一种内置的州长，使其“安全”。重力的特征，我们从未在日常生活中看到靠近普朗克斯级，使得该力达到一些有限的最大强度，而不是强烈而没有限制。渐近安全吸引了许多粒子物理学家，因为它暗示重力就像是一个人的力量，它已知在短距离下用无人伸出。

根据渐近安全，空间失去尺寸，不要像粉碎的苏打水一样扁平，但由于量子效应导致它在近距离波动，改变粒子导航世界的平常规则。例如，随机卡切的粒子可能会保留其路径的一些内存，并避免它已经像'70S-ERA视频游戏蛇一样，在那里在其中驾驶移动点，同时尝试不碰到自己的路径。Saueressig说，由于这种限制在其运动上，粒子可能具有更高的返回其起点的概率，从而产生移动较少尺寸的效果。

仿佛划分尺寸或两个并不自由基，渐近安全也需要更加深刻的空间转变。如果在小鳞片上的重力平台，从来没有变得足够强大，因为标准理论预测，那么时空连续统一体不会被切碎。相反，它仍然真正连续：您可以放大无限制。但如果你放大，你会很快发现自己迷失方向。以重力（并且可能是自然的其他力量）不再增加力量，没有什么能与另一个规模区分开。一切都看起来也一样。每个部分都很类似于整体。这是分形结构的定义。

德国美因茨大学渐近安全理论的老前辈马丁·罗伊特(Martin Reuter)将这个层次的宇宙比作一种紊流:漩涡中的漩涡。距离不再有固定的含义，因为两点之间的路径长度取决于缩放水平，就像大不列颠的海岸线随着摆动次数的增加而变长。

O.线路空间肯定似乎挽救了重力自身。但是，这一优点是不够的，独自一人来说，让物理学家说服空间真的在小鳞片上的尺寸。任何理论的第一次测试都是其内部一致性。渐近安全的支持者以及建议丧失维度的其他方法，公开承认他们尚未证明这一点。

事实上，一些评论家认为渐近安全不能功，因为它落在了黑洞的物理上。这些宇宙天坑的内部复杂性随其表面面积的增大而增大。但在任何一个连续体理论中，包括渐近安全理论，复杂性都应该随着内部体积的增大而增大。支持者反驳说，如果空间维度的数量改变了，这些缩放规则就会改变，也许就能确保一切顺利。

即使渐近重力不是最终的理论，它仍然可能是一个有用的垫脚石，以便在潜在的无间距水平中出现空间。“在”德国波茨坦的最大引力物理学研究所“丹妮尔奥蒂蒂”中可能存在“奇怪的时空”之间。“

实验室实验不太可能随时解决这个问题 - 或者，实际上，在谈到量子重力方面的任何东西都有大部分事情，因为普朗克规模比现代仪器探测得多。宇宙学观察是一个更好的赌注。路透社指出，早期宇宙看起来鳞片不变：每种尺寸的密度变化具有相同的幅度。这支持了渐近安全理论，以及一种是自然的基本特征的时刻。但其他理论为尺度不变性提供了替代解释。

即使证明了尺寸消失的所有理论错误，它们也可能以朦胧的方式拾取量子重力的深刻特征。“这是它如此有趣的原因的一部分，”卡利普说。“它可能揭示了这些围绕量子重力的东西，即这些非常不同的方法都是共同的。但我们不知道那是什么。“

在1884年版的序言中平地，Abbott在他的角色之声中致辞，我们如何“一切都是我们各自的维度偏见的奴隶。”今天，物理学家正在学习抛弃自己的维度偏见。毕竟，正如广场先生写的那样，“一触的自然让所有世界都像素一样。”

乔治·莫纳是物理和宇宙论的作家，作者完整的白痴串理论指南和距离的幽灵动作(Farrar, Straus和Giroux即将发来)。他是科学美国人并获得了美国物理科学学会写作奖等奖项。