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文|趙金劍 編輯|t 引言美籍華裔科學家、世界著名數(shù)學家丘成桐，通過多年的理論研究，為超弦理論貢獻了相當重要的理論支撐。 他貌似證明了，宇宙應該是由十個維度組成的。他認為我們?nèi)祟愔荒芾斫馑木S時空，剩下的六個維度也在一個名叫“卡拉比-丘流形”之中。 今天就來看看，人類認為無限接近于真實宇宙的理論，長什么樣。 
（丘成桐） 一、超弦理論超弦理論的存在，目的就是將經(jīng)典力學和量子力學結(jié)合在一起，用來認知宇宙的“大一統(tǒng)理論”。雖然截止目前，超弦理論都被認為是假說，但卻不是胡說，其很多結(jié)論都是通過計算得來的。 這就特別像黑洞的研究過程。當初天文學家就猜測，宇宙之中應該有一種質(zhì)量特別大的天體，其引力讓光速也無法穿越，并為其取名為“暗星”。 后來黑洞還真的就被發(fā)現(xiàn)了。如果當時大家都不信，都覺得這是胡說，那一定在搖籃里就扼殺了黑洞，這個與宇宙天體運動息息相關(guān)的天體的存在。 
（真實的黑洞） 超弦理論揭露的，不止是我們這個宇宙的真實面目，也揭露了“平行宇宙”的存在。 超弦理論認為，宇宙的一切，包括微觀粒子、能量等等一切在內(nèi)，其本質(zhì)都是“弦”，類似橡皮筋一樣的存在。 說到這可能覺得有些抽象。什么是弦？這是超弦理論提出者通過計算算出來的一個“圖像”。就比如我們，只要看到直線的公式，就知道它的圖像就是一條直線。 弦也是這樣，科學家算出來之后一看——這不就是一條“橡皮筋”嗎？ 
（超弦理論） 現(xiàn)代物理學界普遍認為，如果現(xiàn)在人類有那么一個理論，最接近宇宙的真相和“大一統(tǒng)”模型，那它一定就是超弦理論。 超弦理論的重點不在于真假，而在于我們沒辦法證明真假，只有十分嚴謹?shù)臄?shù)學模型。 在超弦理論的一個分支中，宇宙就是十個的空間維度，加上一個時間維度，放在一起，就是十一維的時空，就是宇宙最有可能的模型。 但丘成桐先生認為，即便加上時間維度，宇宙也是十維的，而不是十一維的。接下來就討論一下他的理論。 
（丘成桐） 二、哪來六個維度？熟悉維度知識的，應該都明白，我們?nèi)祟惼鋵嵤巧钤谑S時空中，只能感受四維時空，但只能完全理解三維空間的生物。 就比如一只螞蟻，他們本身就是生活在三維空間中的，但他們不能理解三維空間。你拿走螞蟻面前的一個蘋果，螞蟻只能認為那個蘋果是憑空消失的。 人類也是如此。我們生活在四維時空中，了解三維空間，但因為我們看不到時間，更不能操控時間，所以我們只能理解四維時空，而不能真正到四維時空中生活。 
（四維時空模型） 到了五維時空，我們就完全理解不了了，甚至都不能想象，除了長、寬、高和時間，還有什么維度能存在。 但在丘成桐先生看來，我們不能理解四維時空之外的東西，并不怪我們，而是后面的六個維度，都只出現(xiàn)在宇宙的“部分區(qū)域”。 簡單理解就是，我家是四維世界，我所在的城市都是四維世界，唯獨鄰居家特殊，是六維世界。我遍訪名山大川，就是沒去過鄰居家，自然不理解剩下的六個維度長什么樣子，在哪。 
（卡拉比-丘流形數(shù)學模型） 所以我不理解十維，完全不是我“低級”，而是剩下六個維度的存在，太特殊。那么這個為宇宙帶來剩下六個維度的鄰居家在哪呢？是什么呢？ 丘成桐用數(shù)學手段得出，它們就藏在一個叫“卡拉比-丘流形”的數(shù)學模型之中。其存在，和超弦理論中的“弦”是同一個類型，大家不用管它到底存不存在，也不用想到底長什么樣，藏在哪。只要能理解這就是一個計算出來之后，被認為是包含了6個多余維度的數(shù)學模型就可以了。 因為超弦理論和量子力學一樣，本身就不是容易被人理解的東西。愛因斯坦就說過，誰要是說他理解量子力學，那他一定不懂量子力學。 
（愛因斯坦） 三、卡拉比-丘流形1957年，美國數(shù)學家卡拉比計算出了最早的，用來描述超弦理論中維度的數(shù)學模型，它將宇宙剩下的，我們看不到且不理解的六個維度，放在了一個數(shù)學模型里。 這個模型叫做“卡拉比流形”。 1977年，數(shù)學家丘成桐，證明了卡拉比流形的數(shù)學自洽。就是說別管卡拉比流形是否真實存在，至少這個邏輯是正確的，是可以成立的。 
（丘成桐） 他完善了卡拉比流形以后，新的模型就是“卡拉比-丘流形”。這個模型為后來超弦理論的深入探索提供了重要的意義，也幫助他在1982年獲得了數(shù)學界最高獎菲爾茲獎。 算得上是載入史冊。這個模型揭露出來的宇宙是這樣的： 它不帶有任何物質(zhì)，是完全真空的，是四維時空中的一個節(jié)點，包含了剩下我們不了解的6個維度。 
（卡拉比-丘流形披露的宇宙） 除此之外，它還有一個重要的作用，就是決定了宏觀宇宙的物質(zhì)數(shù)量、質(zhì)量，甚至決定了物理定律。 也就是說，我們現(xiàn)在所感知到的一切，都是來源于卡拉比-丘流形的。如果沒有這個東西，我們的宇宙就不存在，數(shù)學、科學都不會存在。 事實也確實是這樣，如果宇宙真的是十維的，倘若缺少了六個維度，那宇宙一定就不是我們現(xiàn)在看到的模樣。 
（超弦理論） 當然也有人對這個理論表示懷疑，想要找到一個反例。丘成桐本人也在尋找反例，但他忙碌了三年，也沒有得到想要的結(jié)果——卡拉比-丘流形太完美了。 如此自洽的理論，你說他不是真的？如果是真的，那宇宙真的就是十維的，我們對宇宙的認知就更準確了；如果不是真的，那為什么無法推翻這個模型？ 其實這些數(shù)學家和科學家，比咱們還著急，更比咱們糾結(jié)。因為他們想要的不是數(shù)學模型，而是一個真正意義上的，宇宙宏微觀大一統(tǒng)理論。
（宇宙大一統(tǒng)模型） 一個可以證明大一統(tǒng)理論真實存在的證據(jù)。 晚年的愛因斯坦也在研究大一統(tǒng)，最后他實在得不出結(jié)論，只能信了神學——科學和神學本身都是解釋宇宙和人類的真相，只是神學無法被證明才不被人們相信。 萬一神學的盡頭是科學，或者科學的盡頭是神學，那就有意思了。
（愛因斯坦） 參考資料
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