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探索大爆炸前的宇宙大爆炸是不是时间起点

>作者:科普教育  来源:世界未解之谜  更新时间:2007年11月28日 【字体:

  这两种状态下,弦的能量消耗与圆柱尺度有关。卷绕的能量与圆柱的半径成正比。圆柱越大,弦就拉伸得越厉害,因此其卷绕所含的能量也就越多。但是,当整个弦绕圆柱运动时,其能量就与圆柱半径成反比了。圆柱越大,波长就越大(相当于频率越低),因而能量就越小。如果用一个大圆柱取代小圆柱,那么两种运动状态就可以互换角色。先前由圆周产生的能量现在改由卷绕产生,而先前由卷绕产生的能量则通过圆周运动产生。外部观测者看到的只是能量的大小而不是其起源。对外部观测者而言,圆柱半径无论大小在物理学上都是等价的。

  T对偶性通常用圆周状空间来描述(这种空间的一个维度即圆周是有限的),但它的一个变种适用于通常的3维空间,这种空间的每一维都可以无限地延伸下去。在谈论无限空间的扩展时务必谨慎。无限空间总的大小是不会变化的;它永远都是无限大。但这种空间内所包容的诸如星系之类的天体却可以彼此相距越来越远,从这个意义上说,无限空间仍然能够膨胀。关键的变量不是整个空间的大小,而是它的尺度系数,即衡量星系间距离变化的数值,它表现为天文学家所观测到的星系红移。根据T对偶性,尺度系数较小的宇宙等价于尺度系数较大的宇宙。爱因斯坦的方程里不存在这类对称性;弦论实现了相对论和量子论的统一,此种对称性也就自然地脱颖而出,膨胀子则在其中起了关键的作用。

  多年来弦理论家曾认为T对偶性仅适用于闭弦而非开弦(开弦的端头是松开的,因此这种弦不能卷绕。)1995年,美国加州大学圣巴巴拉分校的joseph Polchinski意识到,如果在半径出现由大到小或由小到大的转换时,弦端点处的条件也发生相应的变化,那么T对偶性就适用于开弦。此前物理学家所假定的边界条件是弦的端点不受任何力的作用,因此可以自由地甩来甩去。而T对偶性则要求这些条件变成所谓Dirichlet边界条件,即端点处于固定状态。

  任何给定的弦可以兼有两类边界条件。例如,电子所对应的弦其端点或许可以在10个空间维的3维中自由运动,但在其余7维中却是固定的。这3个维构成了一个名为Dirichlet膜(D-膜)的子空间。1996年,加州大学伯克利分校的Petr Horava和美国普林斯顿高级研究所的Edward Witten提出,我们的宇宙就位于这样一种膜上。电子和其他粒子只能在一部分维中运动,这就说明了我们为何无法领略空间的整个10维风光。

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