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物理学家探测到第四维度的迹象,时光旅行不再是梦

2018-3-8 15:57| 发布者: swcszx1| 查看: 6547| 评论: 0

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       理论上,除三维空间外,还存在更高的维度。第一条相关线索来自爱因斯坦的狭义相对论。通常,当我们谈论第四维度时,指的是时空。但这里,我们所说的第四维度是空间维度,但非平行宇宙。科学家认为,即便存在其它维度,人类大脑也未必能够感受到它们。我们能够从数学上描述第四维度,但也许永远无法亲身体验。然而,科学家从未放弃寻找更高维度的证据。怎样才能探测第四维度呢?如今,一个美国团队和一个欧洲团队利用量子霍尔效应,进行了两项实验。他们从二维实验中,发现了四维世界的迹象。首先解释下霍尔效应。电流通过导体材料时,电子会朝一个方向运动。当磁场垂直施加于导体材料时,电子会由于洛伦兹力而向左或向右偏转,并在导体两端形成电势差。霍尔效应使电子形成二维系统。量子霍尔效应发生在量子水平,要么材料处于极低温度,要么磁场非常强。此时,电势差不呈线性增长,而呈跳跃式增长。



       根据数学计算,四维系统的量子霍尔效应是可探测的。我们虽然没有四维空间系统,但却能够从低维系统中发现四维量子霍尔效应。三维物体能够投下二维影子,那么四维物体也应该能够投下三维影子。我们能够从二维影子中了解三维物体,那么也应该能够从三维影子中了解四维物体。两个研究团队采用激光,窥见第四维度的面貌,研究成果均发表于《Nature》。欧洲团队将铷元素冷冻到绝对零度,并用激光格困住原子。接下来,他们用更多激光刺激原子,制造量子“充电泵”。尽管原子本身没有电荷,但它们模拟了电荷的传输。原子的运动产生了微弱的变化,这种变化和第四维度的量子霍尔效应一致。



        美国团队用矩形玻璃棱镜控制激光流,内含一条条通道,如同一条条光纤。他们将通道当作波导管,操纵光线,使光线像电场一样运动。当光从两端跳到拐角时,研究人员便观察到了四维系统的量子霍尔效应。第四维度的物理现象会影响我们的三维世界。未来,科学家也许能够研究更高维度的物理学,并利用高维物理对低维世界的影响,设计出某些实用设备。


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