您当前位置:极酷网 >> 趣科技 >> 浏览文章

为什么空间是三维的?空间维度的转换只是条件问题

所属栏目: 趣科技    发布时间: 2017-4-16 17:14:14   文章来源:互联网

  文章来源:蝌蚪五线谱

  空间为什么是三维的?而不是二维、四维或五维等其他维度的?这些问题从古希腊时代开始就一直困扰着各种物理学家和科学家。时空总体上是四维的,或者可以说是3+1维——时间是第四维。众所周知,时间维度与热力学第二定律有关:时间是有方向的(向前),因为熵(一种衡量系统“无秩序“程度的单位)在一个封闭的系统(如宇宙)中从来不会减少。

  最近研究者发现热力学第二定律可以解释空间是三维的原因。“一些科学家和哲学家证明,时空3+1维的自然选择能够维持生物的生命、时空的稳定性以及复杂性。“来自墨西哥国立理工学院、西班牙萨拉曼卡大学,也是该文章作者之一的Julian Gonzalez-Ayala说,“通过搭建宇宙维度的物理模型,我们用合适的时空场景进行了推演。这是我们工作最具深远影响的一步,也是三维第一次作为衡量宇宙空间的最佳物理量。”

  科学家认为空间是三维的理由来自于一种叫做亥姆霍兹自由能密度的热力学参数。在充满辐射的宇宙空间里,这个密度好比一种存在于所有空间维度的压力,压力大小取决于该空间的温度和尺寸。

  研究者发现,宇宙在大爆炸之后逐渐冷却,亥姆霍兹自由能密度在大爆炸1秒后的极高温度下达到第一个峰值,此时的空间维度大约是三维。

  因为热力学第二定律规定,当温度超过临界值,空间可以转换到更高的维度。宇宙在持续冷却,现在的温度远远低于三维度转向高维度所需要达到的临界值。就好像冰只有在一定高的温度下才会融化一样,空间维度的转换只是条件问题。

  “在宇宙早期的冷却过程中,由于封闭系统的熵增量原理,维数无法进行变化。达到第一个临界温度后也是这样。”研究者这样解释。

  当宇宙变得比第一次峰值更热时,会发生大爆炸以来的第二次的宇宙缩小,但该理论仍然成立。许多宇宙学模型呈现出了更多的维度,其中最为著名的是弦理论。弦理论能解释说明为什么在一些模型中,更高的维度空间几乎频临瓦解(或空间尺寸非常微小),而三维空间却可以在整个可观测的宇宙中继续发展。

  未来,研究者计划改进模型,把可能在大爆炸瞬间(普朗克时期)出现的额外量子效应也考虑进来。而且更加完整的模型也能够在探索其他宇宙学模型(比如量子引力)时指引方向。

  研究者表示,三维空间在宇宙早期就被“冻住”了(左图)。当空间维度n = 3时,亥姆霍兹自由能密度f在温度T为 0.93时达到峰值(如右图,S和U分别代表熵密度和内能密度)。当温度T低于0.93时,三维度就无法转换为其他维度。


以上就是为什么空间是三维的?空间维度的转换只是条件问题的全部内容。更多趣科技资讯,敬请关注极酷网-趣科技频道!
图文阅读

10个这辈子没有去过一定会后悔的"最美旅游景点"

▼1.日本河内藤园、上野、羊山公园可以欣赏到世上最美的樱花、绣球花和紫藤树。  ▼2.走上”IncaTrail”来到神圣之城马丘比丘。印加人在600年前建造了这条古老的道路,道路从丛林而起缓缓爬上高山,在最高点等待着游客...
2017-08-05

原力觉醒?科学家开发真实版“原力”手套

北京时间5月30日消息,研究人员一共提供了三种版本的“悬浮装置”——一种特指手套,一种特殊的“螺丝刀”以及一个特殊的钳子——它们都能够将一个小圆球悬浮在半空中,所利用的原理其实就是不断在两个面之间反射声波...
2017-04-16

2017下半年最值得期待的4部手机

三星note8说到三星note系列,大家都会想起去年三星note7,这部已经笼罩了一层悲剧色彩的手机已经淡出了人们的视线,三星原本对它寄予厚望,结果不但没有达到预期效果,反倒让三星元气大伤。因此,今年即将发布的三星note8就...
2017-08-08

最美背影女孩自曝正脸照 43万网友瞬间石化

近日一组卷发女孩的背影照片在社交媒体中流传开来。照片中女孩留着长长的秀发,身着淡蓝色衣服,配合绿色的背景街道,画风相当的清新。女孩在博文中自我介绍称,名叫YodhaPratama,来自印度,刚刚做模特不久,希望大家光顾点...
2018-03-22

清纯成追忆盘点那些小清新升级大性感的女星

 一个人的成长总是会有不同阶段的蜕变,身处娱乐圈的明星们就是最好的见证。在这样的一个大染缸里,神马清纯,清新,自然和可爱基本都会被圈子的属性所磨平。想要出道或者上位,形象就需要大大的包装,改头换面,争芳斗艳更...
2017-04-19

神人自制飘浮式手机 让手机飞在空中帮你拍照可能不是梦

手机几乎曾经成为现代人必备品之一,之前引见过德国学生发明《手机安全降落装置》,这次又有个惊人手机装置影片在Youtube逐渐发酵啦!在这个名叫AmazingmakerYT频道,上传了这支「如何做出神奇无人驾驶手机」(howtoamazi...
2018-09-21

这个PS分解图我给满分

我认真觉得PS软体真的是世上最伟大的发明之一!那可以化无为有、是非不分、颠倒黑白的能力,简直就是神级别的啊!!亲觉得要完成一份几可乱真的PS作品,需要多少素材啊?虽然无中生有也是可以,不过那直接画画就好了啊...所...
2017-04-23

神人自制飘浮式手机 让手机飞在空中帮你拍照可能不是梦

手机几乎曾经成为现代人必备品之一,之前引见过德国学生发明《手机安全降落装置》,这次又有个惊人手机装置影片在Youtube逐渐发酵啦!在这个名叫AmazingmakerYT频道,上传了这支「如何做出神奇无人驾驶手机」(howtoamazi...
2018-09-21

另一个自己!两女子无血缘关系却神似双胞胎

近日,意大利一对“姐妹花”的视频走红网络,两人没有任何血缘关系,却神似双胞胎,有时候甚至连她们自己的父母也会将她们搞混。玛莉亚和茜丝莉都是意大利人,今年都是24岁,她们既是最要好的朋友,同时也是室友。两人有着极...
2017-05-06

你想要的岁月都会给你

往好处想,往前方看,往目标靠近,只有那样才能不枉此生。时光的年轮刻在年轻的脸上,增加了我们对生命意义的理解。当我们搬开别人脚下的绊脚石时,也许恰恰是在为自己铺路。朋友,就是那个在TA面前你可以肆无忌惮地做你自...
2017-05-11

迷你USB可充电爱心风扇创意礼物

充电风扇设计,夏季没有死角,走到哪里,吹到哪里,市面上大多数风扇都是无蓄电功能,这款爱心风扇,不但能输出大力风力,同时还有蓄电功能,炎热的夏天,小朋友们到处跑,总是汗流浃背,儿童节创意礼物送小风扇,让他们尽享美丽...
2017-03-28

魔性的桌面太会玩 给你试试这款烧脑的桌面

对于一款Android手机来说,最吸引人的莫过于系统的可玩性,可以随意的“折腾”,做成自己想要的模样,最近在“改造”手机的过程中发现了一款狂拽酷炫吊炸天的应用,在NovaLauncher占据各大应用市场的下载榜首的时候,这款桌...
2017-05-04

这款App能扫图计算微积分

 这款应用的开发者尼可拉斯·杰米内兹(NicholasJimenez)在视频网站Viemo上发布了Mathpix的演示视频。用户只需打开应用,启动手机摄像头,拍摄手写内容,应用即可高亮显示识别到的数学方程,并上传至服务器进行解答。杰米...
2017-04-16

全球十大最恐怖恶魔鱼:绿巨人最吓人!

【海鳝】海鳝科是80多种鳗类的统称。分布于热带和亚热带海洋,生活于浅水。它们一般躲藏在礁石的缝隙里,伺机捕食。海鳝有着一张大嘴和锋利的牙齿,它们以海洋生物为食。不过,如果有人类离它们太近,也会遭到它们的攻击。...
2018-06-03

疯狂宇宙计划:2024年建造月球村

 欧洲航天局最新一项科学计划是建造“月球村”,月球大气层稀薄提供了较好的太空观测视角,可为下一代望远镜建立一个完美观测平台,目前哈勃望远镜已进入“高龄”,欧洲航天局计划2018年发射首个月球侦察器,最早于2024年...
2017-06-06

太阳系中的行星为什么都在旋转?

众所周知,太阳系中的行星都在围绕太阳旋转,但它们开始旋转的起点在哪里?是什么促使它们不停地运动呢?要回答这个问题,必须追溯到太阳系的形成。太阳系是气体和尘埃在重力的影响下慢慢聚集形成一个巨大的球体后爆发而成...
2018-11-25

骆驼选美奖金达3.6亿 12只选手整容被退赛

据英国《每日邮报》1月22日报道,沙特阿拉伯一年一度的阿卜杜勒•阿齐兹国王骆驼节1月初拉开帷幕。截止22日,比赛时间已经过半,就已经吸引了30多万来自世界各地的参观者,比去年增长了三分之一。这项阿拉伯地区的古老传...
2018-01-25

苹果之父“乔布斯”的经典名言

乔布斯,一个电子产品时代的缔造者,用创意影响了无数人。他把艺术融入了产品中,所以苹果产品是美的,苹果产品=艺术品。但探究艺术的最终目的不是美,而是整个世界。乔布斯对艺术的执着不单单体现在对细节,对用户体验的追...
2017-05-29

超赞上课神器毫无违和感,你看出破绽了吗?

近日,网络上流传起一支视频,给上课党们分享了一个打盹神器,汪峰眼镜贴什么的都弱爆了。下面这张图,能看出有什么不对吗?拉近看看?换个角度再看看?确实毫无违和感,骚年,你很可以。但这一副端端正正,求知欲旺盛又有点帅...
2018-03-12

爱尔兰百年老校灵异现象 柜子乱晃门自动打开

爱尔兰百年老校灵异现象柜子乱晃门自动打开爱尔兰科克市的鹿苑中学建成于1828年,近来,这所中学曝出灵异现象,有很多人反映学校一间过道房间常常会有奇怪的现象和声音出现。学校为此在这间过道房间安装了感应监控相机,...
2017-10-08

14部高智商电影你能看懂几部?

盗梦空间道姆·柯布(莱昂纳多·迪卡普里奥LeonardoDiCaprio饰)与同事阿瑟(约瑟夫·戈登-莱维特JosephGordon-Levitt饰)和纳什(卢卡斯·哈斯LukasHaas饰)在一次针对日本能源大亨齐藤(渡边谦饰)盗梦行动中失败,反被齐藤利用...
2018-09-28

关于哆啦A梦的8个小秘密

1.哆啦A梦一开始是黄色的,并且有耳朵。后来耳朵被老鼠咬掉,悲痛万分,哭成小蓝胖。2.哆啦A梦的手通常是一个球。那么问题来了,拍照时能摆V字吗?猜拳时能出剪刀和布吗?能扣鼻屎吗?其实他是有手指的,只要剧情需要:3.哆啦...
2017-09-04