空间是什么—给大家科普下物理学知识

空间是什么—给大家科普下物理学知识

空间是什么—给大家科普下物理学知识

文章提交者：月光林地 加帖在 猫眼看人 【凯迪网络】 http://www.kdnet.net

星光灿烂的夜晚，仰望着浩淼的宇宙，常常的想：宇宙的尽头是什么？有没有和我们一样的智慧生物？时间会不会倒流？有没有可能时空转移？~~~~~，这些问题，常常让我绞尽脑筋也得不出任何结论。
虽然我不是物理学家，但我还是喜欢想这些问题，也因此喜欢物理学和爱因斯坦。
先抒发下感情。
什么是空间？
空间，我想和时间一样，我们想下个定义是不可能的，我们唯一能做的事，是摸索空间有什么性质。 我们通常对空间有什么概念：首先是距离吧，空间首先给我们的是距离感；其次应该是方向感，我们明白自己是处于前后左右上下六个方向中的；最后应该是平直连续感，空间直观上给我们印象是直的，并且很难想象中间缺一块是什么样子！因为如果少了一块，少的那块算是什么东西？
好吧，常人通过简单的分析，对空间也应该有以上的基本印象：是有方向的，一般人都可以看出有六个基本方向，物理学上叫做三维空间；是有距离即长度或者大小的，而且大的超越了我们的想象；最后，是直且连续的（当然这里面直是什么意思也是没法解释的）。
这些性质，2000多年前一个叫做欧几里得的家伙就已经研究清楚了，他通过提出几条公理创造了关于这个空间的第一个学说——欧几里德几何学，指出我们生活在一个三维空间里，这个空间可以用欧几里德几何学来描述。这是很不容易的，想想看，假如你从小没受过教育，每天放牛，你能在放牛的时候靠看看天就能想出这么多东西？
好了，在过了2000多年后，让我们来看看现代人又多知道了些什么！
一、三维空间是真实的吗？
关于这个问题，所有受过高等教育的人都知道，100年前，一个叫做爱因斯坦的家伙已经指出时间和空间是不可分割的，物体既是在空间里，也是在时间里，我们生活在一个四维的时空里。
但我不想讨论时间的问题，因为那根本就是浪费时间，不管讨论多久，对时间我们还是一无所知的。
继续说空间。三维空间是我们的直觉，但这个直觉一定正确吗？
首先先确定几个概念：线是一维的，面是二维的，体是三维的，另外，经过计算，英国海岸线是1.42维的。
一只鸟站在一根架在两座山之间的钢索上，从很远的地方看过去，鸟就在一条线上，用一个坐标就可以标明鸟的位置，这个时候，我们说鸟是一维的；但如果我们靠近鸟的时候，就会发现钢索本身是有大小的，是个圆柱体，我们至少还得找个坐标表明鸟在钢索的哪个位置上，这个时候，鸟就是二维的了。
所以，我们处于几维空间是和我们对空间的观测精确度有关的！
现代物理学家已经发现：我们所处的空间是个十维空间，再加上一维的时间，实际上是个十一维时空。十维空间里，只有三个维得到了展开，其余七个维被压制住了，紧缩在一个很小的地方，大约只有普郎克空间大小。
普郎克空间是个最小的空间概念，不可能比普郎克空间更小了，空间是不可以无限分割的，到了普郎克空间这个程度，由于量子不确定原理，时空已经混淆在一起。
事实上，十维都还不一定是精确的，如果我们的手段更精确的话，空间可能还会有更多的维数。
那么，为什么我们能观测到的是个三维空间呢？
关于这个，物理学还不能给出个准确结论。目前能说的是，在宇宙最开始形成的时候，各个维都是平等的，在大爆炸的时候，有三个维得到了释放，在大尺度上形成了我们现在的三维空间。至于为什么是三个维而 不是五个或者六个，这又和宇宙的对称性有关，但至于是到底什么关系，还给不出准确结论。
中学的时候，我们知道宇宙有四种基本作用力：引力，电磁力，强相互作用，弱相互作用。在上个世纪七十年代，电磁力，强相互作用，弱相互作用已被证实为是一种力，只是由于宇宙从高能量跌入低能量状态时分离出来，如果宇宙回到高能量状态，比如宇宙大收缩，那么这些力仍然可以合并成一种力。
虽然，引力和电磁力目前还无法统一起来，但我们相信，这只是能量不够的原因。我们已经发现，引力和电磁力的区别是由于我们三维空间的性质引起的，在高维空间里，引力和电磁力也是统一的。可以这么说，电磁力是宇宙的能量性质，引力是宇宙的空间性质。
所以，你们看，当能量增高时，电磁力，强相互作用，弱相互作用统一了，当空间维数增加时，引力又和电磁力统一了。在宇宙的最初阶段，是一个高能量高维空间的世界，在经过大爆炸后，能量降低了，空间也只有三个方向得到了拓展，形成了我们现在的世界。我们的世界是残缺和不完整的，但却是个生机勃勃的世界。
补充说明：力就是能量，每一种力都代表着几种基本粒子，力的性质决定了粒子的性质，而粒子又构成了物质。那么，最开始的力又是从何而来？呵呵，不需要从哪里来，最开始的力就是一种空间结构性质而已。
本文来源自羊城网 原文链接：http://wh2.gznf.net/forum/thread-49184-1-1.html