物理:4+2维的时空
编辑 John C. H. Chen 报导
两位南加大的理论物理学家提出了一个新的假设,在我们所熟知的四维(3+1)时空中,再各自加入一个新的空间与时间维度,而形成4+2维的时空。他们认为这个想法可以对一些物理现象提出解释。
在爱因斯坦将时间与空间整合成一体的四维时空后,许多的理论物理学家便开始认为或许可以利用增加时空的维度,来尝试解决一些物理学中最基本的问题,例如统一自然界的四大作用力(重力、强作用力、弱作用力及电磁力)。最为人所知的理论就是弦论。在弦论的表达中,我们是生活在一个十维(9个空间维度+1个时间维度)时空中。
但是提高时空维度到底有什么好处?在这里我们用一个简单的例子做说明:想像在我们三维空间中存在一个物体。当我们将这个物体投影在二维的墙壁上时,无论我们如何投影,基本上总是无法显示出这个物体的全貌,因此只有当我们跟这个物体一样存在于三维空间时,才有办法看到这个物体的完整模样。
因此,南加大的理论物理学家Itzak Bars及Yueh-Cheng Kuo提出了在3+1维时空中再各自增加额外的一个空间及时间维度,同时要求一个动力学系统在这个4+2维的时空系统下保持位置及动量的对称性,这时我们在传统的3+1维时空中所看到的现象,可以认为是新的4+2维时空投影在3+1维时空中的情形。
Bar表示,在这个4+2维的时空中,物体的运动情形会比在3+1维时要来的对称,更重要的,这个新理论可以直接解释量子色动力学中的CP守衡性,而不必利用到轴子(axion)的概念。事实上物理学家到目前为止一直没有办法在实验室中找到轴子...另外,这个理论还可以对天体力学中的Laplace-Runge-Lenz vector提出解释,认为这是个四维空间中的旋转对称性投影在三维空间的结果。
从理论物理的角度,增加一个新的空间及时间维度,尤其是时间维度,是个很有趣的想法,同时也可以引起相当多的新的思考方向。但是从实验物理学家的角度,我们期待理论物理学家可以提出可以利用实验来验证的理论预测,让实验物理学家可以用实验来验证理论物理学家的计算结果。在理论及实验两方面的交互影响下,才能使两个领域有正向的发展。
原始论文
Field Theory in 2T-physics with N=1 Supersymmetry
Itzhak Bars, Yueh-Cheng Kuo
hep-th/0702089
参考来源:
Physics News Update: TIME AND TIME AGAIN.
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