我们人类居住的宇宙,既能用“Universe”表示,也能用“Cosmos”表示。地球大气层外的宇宙,则用“Space”表示。在日语当中,宇宙一词包含若干不同的定义。
Cosmos是Chaos(混乱)的反义词,意指调和的、和谐的。Universe中的“Uni-”是表示单一的前缀词。因此,Universe包含唯一存在的意思,可以理解为森罗万象。
中文“宇宙”一词的写法与日语一样,指的是人类所在世界的最外侧空间。宇,意为空间无限扩展;宙,意为无限的时间。中文的“宇宙”一词在表示空间的纵横高上加入了时间这一第四维度的概念。这也意味着中国人可能在很早的时候,就意识到了宇宙是四维的。
正因为宇宙中存在关于宇宙起源、黑洞中心等运用现代物理学难以准确解释的奇点,科学家们推想,宇宙是否有可能由更多的维度构成?换而言之,科学家们致力于如何回避奇点,并运用人类已知的数学与物理学知识加以研究。
如果138亿年前,宇宙从无到有,那么时间与空间将归为零,无法计算。由此产生的,就是超弦理论(Superstring Theory)。该理论认为,宇宙原本就是个十一维空间,一些空间像环形皮筋一样组成弦,这些空间折叠而成的超弦存在于宇宙初始之中。
超弦理论还认为,目前已知的17种基本粒子(夸克、中微子、电子、光子等)并非物质的最小单位,基本粒子由更小的“弦”构成。
将物质进行细分,首先得到分子与原子。其中,分子是原子的集合体。原子无法更进一步细分,是物质的基本单位。原子内部可划分为质子与中子构成的原子核,以及包围原子核的电子。
◆所有物质由弦构成(www.xing528.com)
电子是一种无法进一步细分的基本粒子,质子和中子则分别由三个上夸克和三个下夸克构成。夸克也被认为是一种无法进一步分割的基本粒子。
目前,科学家们只发现了光子、希格斯玻色子等17种基本粒子。根据超弦理论,这些基本粒子全都可以归结为一种弦。
根据弦的振动方式不同,弦表现为不同类型基本粒子的不同性质。
就好比弹奏吉他时,一根琴弦在不同的振动方式下,可以展现出不同的音色。
◆多元宇宙(Multiverse)想象图
现在,有很多理论物理学家对超弦理论发起了挑战,但他们至今尚未找出基本粒子就是弦的确切证据。
当然,十一维空间理论说到底只是一种假设。通过超弦理论与十一维空间理论,人类最终得出了宇宙并非唯一,存在好几个宇宙也不足为奇的结论。如此看来,似乎宇宙越来越混沌。不过,现在多数理论物理学家都支持多元宇宙理论(Multiverse)。
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