北京時間10月11日消息，據(jù)國外媒體報道，一項7月23日發(fā)表在《宇宙學與天體粒子物理期刊》上的新研究稱，宇宙在大尺度上也許無法超越三維形式。該研究發(fā)現(xiàn)，宇宙在大范圍內(nèi)的維度很可能與我們在地球上體驗到的完全相同。該研究結(jié)果還可幫助科學家更好地認識暗物質(zhì)（即加速宇宙膨脹的神秘現(xiàn)象）的本質(zhì)。
2017年10月，科學家借LIGO（激光干涉引力波天文臺）探測到了由兩顆中子星相撞產(chǎn)生的引力波。與此同時，天文學家用傳統(tǒng)望遠鏡也觀察到了這起名為GW170817的天文事件。這樣一來，科學家便得以同時通過引力波和光波研究此次事件。這次雙重測量還幫助科學家對宇宙的其它方面有了進一步了解，宇宙可能擁有的維度數(shù)量便是其中之一。這些新研究結(jié)果還為愛因斯坦的廣義相對論提供了額外證據(jù)。
“廣義相對論提出，引力應(yīng)當在三個維度內(nèi)發(fā)生作用，而結(jié)果顯示，這正是我們觀察到的情況。”該研究的主要作者、普林斯頓大學博士生克里斯·帕爾多（Kris Pardo）表示。
雖然到目前為止，廣義相對論對宇宙的描述還算精確，但有一點卻無法很好地解釋：為什么宇宙正在加速擴張?？茖W家給加速原因起了個名字，叫做“暗能量”，但無人知道暗能量究竟為何物。有些理論為解釋宇宙加速擴張現(xiàn)象，對引力理論做了修改，認為引力在大尺度上的作用方式會有所不同。有不少這樣的理論預(yù)測，宇宙中也許還存在其它維度，并且可以借引力波進行探測。
“從本質(zhì)上來說，一切試圖修改引力理論的努力都是由暗能量之謎推動的。我們想知道，能否通過修改引力理論來解釋宇宙加速膨脹的原因。”牛津大學宇宙學家泰莎·貝克（Tessa Baker）表示。
很多此類理論稱，若真的存在三維之外的維度，引力波就會“滲漏”到這些維度中，導(dǎo)致引力波在穿梭宇宙的過程中不斷減弱。參與近期研究的科學家測量了GW170817發(fā)出的引力波與光波的行進距離，但并未發(fā)現(xiàn)上述減弱跡象。
受GW170817事件的啟發(fā)，許多研究通過計算引力波的傳播速度，得出了傳播時延，并據(jù)此排除了部分修改后的引力理論。而貝克表示，此次新發(fā)表的研究還將否定其它一系列理論。
此次新研究結(jié)果只是排除了額外維度大規(guī)模存在的可能性，并未否定弦理論預(yù)言的“宇宙中存在10個以上的維度”（弦理論認為，萬物的基本組成單位都是微小的、不斷振動的弦）。不過該研究的確顯示，從1英里（約合1.6公里）到8000萬光年的尺度上，宇宙都是以三維形式存在的。該研究還否定了更大規(guī)模維度的可能性，但前提是，這些維度能夠在小于8000萬光年的尺度上、對物理現(xiàn)象造成可觀察到的影響。
研究人員還利用這些數(shù)據(jù)計算了“引力子”（graviton）的壽命。引力子是一種理論粒子，若它真的存在的話，便是傳遞引力的介質(zhì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，引力子的壽命至少為4.5億年。換句話說，引力子并不會隨著時間的推移、衰變成質(zhì)量更輕的粒子。但有些修改后的引力理論預(yù)言引力子會經(jīng)歷這種衰變，因此在未來的引力波事件中，科學家可以再次計算引力子的壽命，借此對這些理論開展進一步測試。
貝克指出，GW170817事件“從宇宙學的角度來看，基本就是在我們自家門口發(fā)生的”。但物理學家還想觀測在宇宙更遠處發(fā)生的此類事件（這些事件發(fā)生的時間也更久遠），因為這才能證明引力、或暗能量是否會隨著時間發(fā)生變化。
就目前來看，宇宙似乎只有我們習慣的三個維度。但科幻小說作者和時間旅行迷們大可不必絕望，宇宙中也許還存在其它維度，只不過很小、很緊湊而已。
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