宇宙高维时空的奥秘

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           5、量子力学、弦与光子
　　超弦理论认为，世界的基础是弦的振动，无数弦的不同频率的振动模式所形成的音符，构成人们所认识的各种微观粒子、实体等存在。弦的振动可以解释引力、各种微观粒子的形成等，也是超越实体粒子观的重要思想理论和思维方向。然而，十维、乃至于十一维的弦理论与表面的物理现象、系统存在、质量、生命内涵之间还还缺少可以连接、实践的过程。
　　量子力学的哥本哈根解释认为：物质在传播过程中以波的形式存在，与其他物体发生相互作用时坍缩成粒子，坍缩的位置是不确定的，所以具有不确定性，代表人物有玻尔。量子力学的函数波的存在形式，动摇了以前人们的观念中构成物质的实体粒子的物质基础，然而，它对于微观粒子的静止质量产生的过程，还没有进行深入的阐述。

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          二、场与等效原理
　　1、 爱因斯坦（Einstein）的狭义相对论指出，一个物体相对于观察者高速运动时，观察者会观测到这个物体的长度会缩短，时钟会变慢。这种现象应用洛仑兹变换后，狭义相对论称之为时间延缓效应（又称为时间膨胀效应）和量尺缩短效应。在广义相对论中，由于引力场强度的作用，也会产生时间变慢、量尺缩短的现象，而导致空间弯曲。在强大的引力场中，这样的时间变慢、量尺缩短的现象，我们也统一称之为时间延缓效应和量尺缩短效应。1919年英国天文学家在日蚀观察中证实了光在引力场中不沿直线传播，而沿着曲线传播，广义相对论被人们普遍接受。在相对论的理论中，时空成为了一个统一的概念而出现，弯曲的时空不再是均匀的欧几里德（Euclidean）空间，而是弯曲的黎曼空间了。

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          2、广义相对论的等效原理的延伸思考
　　广义相对论的等效原理中，以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系的等效原理思想。阐述了引力作用和加速度作用等效的原理。并由此揭示出了引力场强度的作用，而导致时间变慢，空间弯曲的效应。基于时空弯曲的效应，爱因斯坦（Einstein）认为行星以椭圆形轨道围绕恒星运转的状态是时空弯曲的体现那么，核外电子围绕原子核的转动是否也可以理解为时空弯曲的体现？
　　那么，在原子核外的电磁场强度中，时间是否也会变慢呢？时空是否也会弯曲呢？光在电磁场强度中传播是否会弯曲和变慢呢？依照我们对场作用的等效性的延伸思考，我们自然也会联想到这里来，认为会有同样的效应显示。
         人们在普通物理实验中早就发现了这样的现象，物理实验发现的光在介质中传播速度的变小的现象，体现了光在电磁场中的时间延缓、时间变慢效应。其它的如光照到物体后的折射、反射、吸收等现象中，我们只要转换一下思考方式，将日常生活中熟视无睹的普通现象与原子物理的电磁相互作用的知识相结合，就会发现这些现象都体现了光在电磁场中的弯曲效应。

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           3、狭义相对论讨论宏观的物理问题，量子力学讨论微观的物理问题。由于多数微观粒子以接近于光速的方式运行，所以，科学家将狭义相对论与量子力学结合而形成了相对论性量子场论的思想。相对论性量子场论的基本思想认为，场作为宇宙中的基本的形式，弥漫于所有空间中，而且每一种量子粒子对应于一种量子场，每个量子场伴随一个量子粒子，场用粒子的性质表现出自身。尽管爱因斯坦没有能够建立统一场的方程，但是，追求物理场的统一以及不断取得的进展，会使人们对弯曲时空和场的效应进行更深入的思考。
          在寻求广义相对论与量子力学结合的过程中，科学家只将注意力放在如何将量子力学应用到引力场中，将引力场量子化的问题，结果由于遭遇了无限大问题的麻烦，从而停止了结合的脚步。如果改变一下结合的思路，将广义相对论的弯曲时空思想与微观粒子、微观场相结合，就会显示出广阔的前景。现在。我们将量子力学与广义相对论的弯曲时空思想结合，而深入思考：在强相互作用的场作用下，或者在微观量子场的场强度作用下，是否都会导致时空弯曲，而体现不同场对时空弯曲的等效效应？
　　可以思考原子核的存在构成一个弯曲的时空，不仅将原子核内的中子、质子、夸克等存在组成一个弯曲的原子核时空，还形成核外电子绕原子核的弯曲时空的运转状态。
　　所以，相对论中的时间延缓效应、时间标尺的增大和量尺缩短效应、空间的弯曲，体积变小的效应，我们自然会应用到普遍的物理场中，而提出假设：在物理中存在的不同的场，具有等效的时空弯曲效应，即都会导致时间延缓、量尺缩短和空间弯曲的效应。微观的量子场也满足洛仑兹对称。

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           三、物理质量的形成
　　1、时空转换的相对性
　　有一种观点认为，广义相对论中物体在引力场中的弯曲是不同于狭义相对论中的相对弯曲，而是一种绝对弯曲，认为一个长条如果放到引力场很大的星球上面，它的长度会缩短，因而是绝对的弯曲效应。然而我们思考：当人们将长条、标尺和观察者都到那个星球上面去测量的时候，长条、标尺和观察者都会同时缩小，这个观测者仍然无法测量到长条的缩短。所以，人们所认识的长条的缩短仍然是它在那个星球的引力中相对于我们这个惯性系中而呈现的时空转换后的状态，是相对的状态。

          双生子佯谬（twin paradox）的命题中，一对双生子A和B，A在地球的惯性系中，B乘火箭去做星际旅行，要发生非惯性系的变化。尽管B在星际旅行的火箭中没有感觉到自己和火箭空间的时间变慢，但是，在地球上的A会发现B的时间变慢，即B相对于A的时间变慢。B经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦的狭义相对论认为，二人所经历的时间不同，重逢时B将比A年轻。所以，在B经过了时空转换后，B和A重逢时，B在相对于A的时间变慢的相对性中，包含了绝对性的因素。
　　那么，在广义相对论中，还可以设想另外一种双生子的情况：如果B旅行到一个大质量的星球上，B所在的星球引力导致的时间延缓效应，B相对于A要年轻，尽管B在那个星球上没有感觉到自己和环境空间的时间变慢，所以B对于A的时间变慢首先是以相对性而出现的。如果他们重新在地球上相遇，B也同样会比A年轻。所以，在时间的延缓效应上面，在时空转换的相对性基础中也会包含某种绝对性的因素。在中国古代的传说中，有「天上方一日，地上已千年」的传说，也体现了这样的道理。