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为研究宇宙结构解开黑洞奥秘,科学家正在模拟四维世界

2018年01月08日 19:24:15  来源:互联网  编辑:南柠

实验显示第四空间维数的影响

当我们穿过宇宙时,我们被用来处理三个物理维度和一个额外的时间维度,但是两个科学家团队已经表明,第四个 空间维度可以超越上下、左和右的界限。

正如你所预料的那样 考虑到这是在扭曲物理定律,所涉及的实验在一定程度上是理论上的和非常复杂的,并且触及到了我们的老朋友量子力学.

通过将两个特别设计的2D装置放在一起,两个独立的研究团队,一个在欧洲,一个在美国,通过所谓的量子霍尔效应––一种限制和测量电子的方法。

“物理上,我们没有一个4D空间系统,但是我们可以使用这个低维系统来访问4D量子霍尔物理 因为高维系统是在结构的复杂性中编码的 ”,来自美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员Mikael Rechtsman告诉吉兹莫多.


“也许 我们可以在高维中提出新的物理,然后设计出利用低维高维物理的装置 。”

换句话说,就像一个3D物体投射一个2D阴影一样,科学家们已经设法让一个4D物体投射出一个3D阴影--即使我们实际上不能把这个4D物体本身也投出来。这可能会在科学的基本原理上揭开一些新的发现。

多亏了一些相当先进的计算---2016诺贝尔物理学奖-我们知道量子霍尔效应指出了第四个空间维的存在。

这些新的实验给我们提供了第四维度可能产生的影响的图片。

欧洲研究小组的装置包括原子冷却到接近绝对零度,并通过激光的使用者放置在一个二维晶格中

加上额外的激光,该团队得以实现量子“电荷 泵”,激发被困原子并让它们移动。研究人员发现的微小变化 与4D量子霍尔效应如何产生连锁反应相匹配--增加了第四个空间维度可以被以某种方式访问的可能性。


美国的实验也使用了激光,这一次是用来控制光线流过一块玻璃 ,通过操纵光来模拟电场对带电粒子的影响,也可以观察到4D量子霍尔效应的后果。

当然, 我们无法实际进入这个四维世界--我们被困在了3D空间--但是科学家们认为量子力学可以以某种方式给我们提供一张它的图片,从而 增强我们对宇宙的有限理解。

在这项研究中,我们也看到了同样的扭曲现象,暗示着一个更大的四维世界,我们现在可以看到的世界。

所以我们还不能到第四空间维度去旅行--但是我们有更多的证据证明它就在那里,并且更好地知道它是如何工作的。

研究小组现在想要在这些研究的基础上更进一步,进一步观察,并在此过程中探索一些更先进的物理。


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