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宇宙的维度 高维宇宙在另一个维度空间( 四 )

大学的科学家已经在1/5毫米的尺度上，测量了引力的行为，并与万有引力定律的预言做了对比，两者十分吻合，没有偏离 。因此，如果存在额外维，那么这些额外维的卷曲尺度必须要小于五分之一毫米 。现在更多的科学家正在努力提高实验精度，希望以此发现额外维 。
就像银河系不是宇宙中唯一的星系一样，我们的宇宙也可能不是高维空间中的唯一宇宙 。可能还有更多的三维空间禁锢在其他膜空间上，这些膜空间平行于我们宇宙所在的膜空间，中间隔着一毫米的额外空间维度 。类似地，虽然所有已知的标准模型粒子都被禁锢在我们这个膜空间上，但并不排除会有其他新粒子可以进入到额外维空间 。额外维空间并不一定是真空的，它们甚至可能有很复杂而有趣的内部结构 。
如果额外维中存在新粒子，这将很有可能解释许多现存的粒子物理和宇宙学难题 。例如，中微子的质量起源问题 。长久以来，中微子都被认为是没有质量的，然而近些年的实验，证实了中微子具有一个极小但非零的质量 。在额外维理论里面，中微子可以和它在额外维里面的伙伴粒子相互作用，从而使自身获得质量 。中微子的伙伴粒子也可以在额外维里面传播，所以伙伴粒子产生的力很快被稀释，这导致了中微子的质量非常的小 。
平行宇宙
宇宙学中另一个谜团就是暗物质 。暗物质占宇宙中所有物质质量的90%，虽然不可见，但科学家可以通过引力效应观测到它们 。在额外维理论里，暗物质被认为是处在其他平行宇宙中的物质 。由于引力可以自由地在额外维中传播，所以人们通过引力观测，能够发现其他平行宇宙里的物质，但是光子被禁锢在膜空间上，所以其他平行宇宙里的光子，不可能通过额外维传播到我们地球上，所以我们看不见它们 。
在我们宇宙之外，可能存在着很多个平行宇宙 。每个宇宙都处在自己的膜空间上，相邻两个膜空间可以只距离一个毫米 。这些平行宇宙也可以理解为是我们的宇宙折叠形成了很多的层 。在平行宇宙理论中，传统理论中所说的暗物质，其实就是位于相邻平行宇宙上的恒星和星系 。平行宇宙中恒星和星系产生的引力（图中红线所示），可以通过额外维这个捷径，传到我们地球，但是由恒星和星系产生的光（图中黄线所示）则只能沿着膜空间传播，这至少需要数十亿光年的时间，才有可能到达我们地球 。
这些平行宇宙可能和我们的宇宙完全不同，它们有着不同的粒子和力 。平行宇宙所在的膜空间，可能拥有更少或者更多的空间维度，但也不排除我们的宇宙和其他平行宇宙，是处在同一个膜空间上的，只是这个膜空间来来回回被折叠了很多次，形成了很多的层，每层之间都隔着薄薄的额外维 。虽然额外维可能只有一毫米那么厚，但是不同层上面的物体（也就是不同平行宇宙中物体）其实隔得非常遥远：因为光不能进入额外维，所以光只能沿着折叠的膜空间来传播信息，这就需要很久的时间 。如果膜空间的两个折痕之间的距离达到几百亿光年，超过了我们宇宙的年龄，那么我们现在还看不到来自其他平行宇宙的光线 。
我们目前所称之为的暗物质，在额外维理论里，可能就是由普通物质构成的，比如其他平行宇宙中的恒星和星系 。平行宇宙中的恒星也可以发出一些观测信号——比如超新星爆发放出的引力波 。我们希望，引力波探测器可以发现宇宙中可见物质以外的其他巨大的引力波辐射源，来寻找折叠的证据 。
自1998年以来，科学家对我们的理论做了大量改进和发展，但是基本的想法没变，还是基于存在额外的空间维度以及我们的宇宙是被禁锢在一个膜空间上的假设 。哈佛大学的丽莎·兰道尔（Lisa Randall）和约翰斯·霍普金斯大学的罗曼·萨德拉姆（Raman Sundrum）提出了一个有趣的想法，他们认为引力自身也被禁锢在五维时空内的一个膜空间上，这个膜空间在各个方向上都是无限大 。由于我们和引力处在不同的膜空间上，所以我们世界里的引力作用很弱 。
回顾过去，为了解决层级问题和理解为何引力会如此的弱，传统理论物理假设普朗克尺度是一个基本的物理量，大小在10-35米左右，而在10-19米的电弱尺度上必须引入新物理 。在这种情况下，量子引力对应的尺度还是很小，不能被实验所检验，仍然会是个未解之谜 。我们的工作就是，假设存在额外的空间维度，在未来的实验中，科学家将有可能在6×10-5米尺度上，发现引力行为与万有引力的预言不一致 。实验学家对量子引力和弦论的检验，将有助于解决困扰了我们300年之久的引力问题 。我们希望将来可以明确地知道，为何引力会如此之弱 。不仅如此，也许我们还会发现，自己也不过是生活在一个“平面国”里而已——我们的世界被禁锢在一个膜空间上，只有引力可以在所有空间里面自由传播 。


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