宇宙中若存在其它维度：一定非常、非常小

　　新浪科技讯 北京时间10月11日消息，据国外媒体报道，一项7月23日发表在《宇宙学与天体粒子物理期刊》上的新研究称，宇宙在大尺度上也许无法超越三维形式。该研究发现，宇宙在大范围内的维度很可能与我们在地球上体验到的完全相同。该研究结果还可帮助科学家更好地认识暗物质（即加速宇宙膨胀的神秘现象）的本质。

　　2017年10月，科学家借LIGO（激光干涉引力波天文台）探测到了由两颗中子星相撞产生的引力波。与此同时，天文学家用传统望远镜也观察到了这起名为GW170817的天文事件。这样一来，科学家便得以同时通过引力波和光波研究此次事件。这次双重测量还帮助科学家对宇宙的其它方面有了进一步了解，宇宙可能拥有的维度数量便是其中之一。这些新研究结果还为爱因斯坦的广义相对论提供了额外证据。

　　“广义相对论提出，引力应当在三个维度内发生作用，而结果显示，这正是我们观察到的情况。”该研究的主要作者、普林斯顿大学博士生克里斯·帕尔多（Kris Pardo）表示。

　　虽然到目前为止，广义相对论对宇宙的描述还算精确，但有一点却无法很好地解释：为什么宇宙正在加速扩张。科学家给加速原因起了个名字，叫做“暗能量”，但无人知道暗能量究竟为何物。有些理论为解释宇宙加速扩张现象，对引力理论做了修改，认为引力在大尺度上的作用方式会有所不同。有不少这样的理论预测，宇宙中也许还存在其它维度，并且可以借引力波进行探测。

　　“从本质上来说，一切试图修改引力理论的努力都是由暗能量之谜推动的。我们想知道，能否通过修改引力理论来解释宇宙加速膨胀的原因。”牛津大学宇宙学家泰莎·贝克（Tessa Baker）表示。

　　很多此类理论称，若真的存在三维之外的维度，引力波就会“渗漏”到这些维度中，导致引力波在穿梭宇宙的过程中不断减弱。参与近期研究的科学家测量了GW170817发出的引力波与光波的行进距离，但并未发现上述减弱迹象。

　　受GW170817事件的启发，许多研究通过计算引力波的传播速度，得出了传播时延，并据此排除了部分修改后的引力理论。而贝克表示，此次新发表的研究还将否定其它一系列理论。

　　此次新研究结果只是排除了额外维度大规模存在的可能性，并未否定弦理论预言的“宇宙中存在10个以上的维度”（弦理论认为，万物的基本组成单位都是微小的、不断振动的弦）。不过该研究的确显示，从1英里（约合1.6公里）到8000万光年的尺度上，宇宙都是以三维形式存在的。该研究还否定了更大规模维度的可能性，但前提是，这些维度能够在小于8000万光年的尺度上、对物理现象造成可观察到的影响。

　　研究人员还利用这些数据计算了“引力子”（graviton）的寿命。引力子是一种理论粒子，若它真的存在的话，便是传递引力的介质。结果发现，引力子的寿命至少为4.5亿年。换句话说，引力子并不会随着时间的推移、衰变成质量更轻的粒子。但有些修改后的引力理论预言引力子会经历这种衰变，因此在未来的引力波事件中，科学家可以再次计算引力子的寿命，借此对这些理论开展进一步测试。

　　贝克指出，GW170817事件“从宇宙学的角度来看，基本就是在我们自家门口发生的”。但物理学家还想观测在宇宙更远处发生的此类事件（这些事件发生的时间也更久远），因为这才能证明引力、或暗能量是否会随着时间发生变化。

　　就目前来看，宇宙似乎只有我们习惯的三个维度。但科幻小说作者和时间旅行迷们大可不必绝望，宇宙中也许还存在其它维度，只不过很小、很紧凑而已。（叶子）

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