早期宇宙可能只以2維形式存在

　　據美國物理學家組織網近日報道，美國兩所大學的物理學家從理論上論證了宇宙中存在更低維度的可能性，即在宇宙早期，可能只有2維，也就是1維空間加1維時間，當時的宇宙比現在更小但能量水平和溫度要高得多。他們通過觀察宇宙射線，發現了一些與低維度概念相關的實驗證據，并提出了一種能在實驗中探測低維度的方法。該研究發表在最近出版的《物理評論快報》上。

　　根據某些理論推測，宇宙要超出我們已知的4維時空（3維空間加1維時間），可能有5維、10維、26維甚至更多。這些超維度“隱藏”在我們所看到的3維空間中，但都未能在實驗中探測到，其存在只是一種數學上的預測。研究低維時空的重要意義在于一種科學范式的變化，也是解決這些長期存在的物理學問題的全新途徑。

　　去年，包括紐約州立大學布法羅分校（SUNY at Buffalo）科學家在內的幾個物理小組提出了一種低維時空理論框架，即只有1維空間加1維時間，宇宙是直線的形式，而以某種方式“纏繞包裹”形成了現在這個看起來是3維加1維的時空。

　　科學家并不知道宇宙維度在什么時候發生了變化，但他們認為,宇宙能量水平和大小直接決定了它的維數。根據預測，當宇宙能量約為100特電子伏（1特電子伏=1萬億電子伏）或更低時，宇宙從1維空間加1維時間變成了2維空間加1維時間；在宇宙能量變為1特電子伏之后，從2維空間加1維時間變成了3維空間加1維時間；而現在宇宙的能量約為0.001特電子伏。

　　紐約州立大學布法羅分校和洛約拉馬利蒙特大學洛杉磯分校物理學家喬納斯·穆瑞卡合作，研究了來自太空的宇宙射線粒子族系，發現當能量超過1特電子伏時，能量流動主要呈現為2維平面的樣子。這意味著當超過一定能量水平時，粒子是以2維而不是3維的形式傳播，宇宙在高能水平時可能以更低維度的形式存在。

　　最近，他們還提出了另一種探測低維度是否存在的實驗。該實驗基于平面化的2維空間加1維時間，在這一時期，萬有引力的自由度消失，萬有引力波和引力子無法產生。他們認為，將來萬有引力波探測儀深入到太空深處時，可能會發現早期的萬有引力波在超過一定頻率后無法產生，而這一頻率代表了維度的轉變。向過去追溯，可能會顯出空間的一個維度“消失了”。

　　盡管要檢測到1維空間加1維時間的存在很難，但不是沒可能。研究人員認為，如果從2維到1維的轉變尺度是10特電子伏的話，這還在LHC（大型強子對撞機）和宇宙射線實驗的能力范圍之內。

　　對于宇宙學家來說，高能低維有很多優勢。比如在2維空間加1維時間和1維空間加1維時間中的量子萬有引力模型能克服在3維空間加1維時間中的一些困擾，減少時空維數還能解決宇宙常數的問題，此時宇宙常數能適應觀察者而不用去配合理論推算。甚至還有一種可能，就是存在某種能量隱藏在目前這個折疊的3維空間加1維時間之間，未來宇宙能量水平降低到另一個轉折點，4維空間加1維時間可能出現。