什么是尺寸,有多少个?

经过:罗伯特·兰姆(Robert Lamb)

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基本空间维度
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正如您可能注意到的那样,我们生活在一个由三个空间维度和时间维度定义的世界中。换句话说,只需三个数字即可在任何给定时刻查明您的物理位置。在地球,这些坐标分解为经度,纬度和高度,代表长度,宽度和高度(或深度)的尺寸。在那些坐标上打个时间戳,您也会及时确定。

为了更倾斜,一维的世界将就像一个测量线上的单个珠子一样。您可以向前滑动珠子,并且可以向后滑动珠子,但是您只需要一个数字即可确定其在字符串:长度上的确切位置。珠在哪里?它是6英寸(15厘米)的标记。

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现在,让我们升级到二维世界。这本质上是一张平坦的地图,例如战舰或国际象棋等游戏中的运动场。您只需要长度和宽度即可确定位置。在战舰中,您要做的就是说“ E5”,您知道位置是水平“ E”线和垂直“ 5”线的收敛性。

现在,让我们添加一个维度。我们的世界因素高度(深度)进入方程式。虽然在战舰中找到潜艇的确切位置只需要两个数字,但现实生活中的潜艇将需要第三个深度坐标。当然,它可能会在表面上充电,但也可能隐藏在海浪下方800英尺(244米)。哪个?

可以有第四个空间维度吗?好吧,这是一个棘手的问题,因为我们目前无法感知或衡量长度,宽度和高度的尺寸。正如在三维世界中确定一个位置所需的三个数字一样,一个四维世界将需要四个。

在这一刻,您可能会定位在特定的经度,纬度和高度。在左边走一点,您会改变自己的经度或纬度或两者兼而有之。站在完全相同位置的椅子上,您将改变高度。这是艰难的地方:您可以在不改变经度,纬度或高度的情况下从当前位置移动吗?您不能,因为我们没有第四个空间维度。

但是,我们无法通过第四个空间维度或感知一个空间维度的事实不一定排除其存在。1919年,数学家Theodor Kaluza理论上,第四个空间维度可能会连接一般相对论和电磁理论[来源:来源:格洛洛]。但是它会去哪里?理论物理学家奥斯卡·克莱因(Oskar Klein)后来修改了这一理论,提出第四维只是卷曲的,而其他三个空间维度则扩大了。换句话说,第四维就在那里,只有它被卷起而看不见,有点像完全缩回的胶带尺寸。此外,这意味着我们三维世界中的每个点都会在其中额外滚开第四个空间维度。

但是,弦理论家需要一个更复杂的愿景来增强其关于宇宙的超声理论。实际上,很容易假设他们在提出10或11个维度(包括时间)时展示了一点。

等一下,不要让那个震惊的想法。设想这一点的一种方法是想象我们3-D世界的每个点都包含缩回的胶带测量,而是curl缩的六维几何形状。一个这样的例子是Calabi-yau形状,看起来有点像Molusk,M.C。之间的十字架。埃舍尔绘画和“星际迷航”假日装饰品[来源:科比]。

这样想:一个混凝土墙从远处看起来坚固且坚固。但是,移动近,您会看到标记其表面的酒窝和孔。进一步移动,您会发现它是由分子组成的原子。或考虑一根电缆:从远处看,它似乎是一条厚的链。就在它旁边,您会发现它是由无数链编织而成的。总是比眼睛更复杂的复杂性,这种隐藏的复杂性很可能掩盖了所有那些微小的滚动尺寸。

但是,我们只能保留三个空间维度中的某些时间和一个时间。如果其他维度在等待我们,那么它们就超出了我们有限的看法 - 目前。

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更多的链接

  • 科比,杰夫。“弦理论的更高维度”。Wolfram研究。(2010年8月26日)
  • 格洛洛,里克。“想象其他维度。”优雅的宇宙。2003年7月。(2010年8月26日)http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/dimensions.html
  • Kornreich,戴夫。“什么是尺寸?”问科学家。1999年1月。(2010年8月26日)http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=4
  • 沃格特,妮可。“天文学110G:天文学概论:宇宙的扩展。”新墨西哥州立大学。2010年。(2010年8月26日)http://astronomy.nmsu.edu/nicole/teaching/astr110/lectures/lecture28/slide28/slide01.html

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