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1700933667 我将试着向你们展示普通空间中每一个点上都加入一个卡拉比—丘流形后的样子。首先,我们来看那些通常的维度,像人这类的大型生物可以在其上面移动。(我把它画成了二维的,但是到现在你们应该能够在脑中加上第三维。)
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1700933672 在三维空间的每一个点上还有其他6个紧致维,一些极小的物体可以在其上面移动。出于无奈,我所画的只能是分立的卡拉比—丘空间,但是你应该把它们想象成是分布在普通空间的每一个点上。
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1700933674 现在让我们回到弦上面。一根普通的蹦极绳可以往很多方向伸展——例如,沿着东西轴,南北轴抑或上下轴。它也可以以很多角度伸展,如朝北但是偏西10°。但是如果有额外维,会增加更多的可能性。特别是,弦可以绕着紧致方向延伸。一根闭弦可以绕着卡拉比—丘空间缠一圈或更多,而不沿着空间中的那些通常的方向延伸。
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1700933682 我想使问题更加复杂一点。弦不仅缠绕紧致空间,同时还在摆动,而且这种摆动会沿着弦传播,就像一条蛇那样。
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1700933684 将一根弦缠绕在一个紧致维上并使其摆动是需要能量的,所以由这些弦描述的粒子,要比通常的粒子重。
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1700933686 作用力
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1700933688 我们的宇宙不仅有空间、时间和粒子,还有作用力。作用在带电粒子上的电磁力,可以移动小片的纸和灰尘(回想一下静电力),但更重要的是,这些力使原子中的电子保持在它围绕原子核的轨道上面。作用在地球和太阳之间的引力,使地球在它的轨道上运动。
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1700933690 所有作用力根本上都是起源于单个粒子间的微观作用力。但是这些粒子间的作用力是从哪儿来的呢?对于牛顿而言,普适的质量间的引力是自然界的一个客观事实——一个他可以描述但无法解释的事实。在19世纪和20世纪,物理学家们,如迈克尔·法拉第、詹姆斯·克拉克·麦克斯韦、阿尔伯特·爱因斯坦和理查德·费曼,以他们深刻的洞察力用一些更为简单的基本概念来解释什么是作用力。
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1700933695 根据法拉第和麦克斯韦的理论,电荷并不是被直接地互相推拉;空间中电荷间有一种中间媒介在传递力。想象一个被两个相隔很远的球拉伸的“机灵鬼”[186]——那些玩具软簧。
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1700933697 每一个球都只是在与机灵鬼相邻的那个部分作用上力。然后机灵鬼的每一个部分会把力作用到与它相邻的部分。这个力就这样顺着机灵鬼被传递下去直到与它拽动另一端的物体。看起来两个物体在互相推拽着,但这是一个由机灵鬼的软簧作为媒介而产生的假象。
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1700933702 当问题变成带电粒子时,中间媒介就是充满空间的电场和磁场。虽然看不见,但这些场却是真实的:它们是些光滑的、看不见的空间扰动传递着电荷之间的力。
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1700933704 爱因斯坦在他的引力理论中,甚至走得更远。有质量物体弯曲了其邻近时空的几何,并且通过这样的方式,它们扭曲了其他物体的轨迹。这种几何的弯曲也可以被认为是一种场。
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1700933706 人们可能会认为这个问题已经结束了,直到理查德·费曼带着他关于作用力的量子理论出现,该理论乍看起来似乎与法拉第、麦克斯韦、爱因斯坦的场论完全不同。他的理论从带电粒子可以发射(抛)和吸收(接)光子这个概念开始。对于这个想法并没有什么争议,人们很早就知道当一个电子打在X射线管中的障碍物上时就会发射X射线。在那片光量子论文中,爱因斯坦首先描述了这种吸收的逆过程。
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1700933708 费曼把带电粒子描述成光子的杂耍者,不停地抛、接光子,也在其周围的空间制造大量的光子。一个静止的电子是一个完美的杂耍演员,不会掉一次棒。但是就像一个在火车车厢里的杂耍演员那样,突然的加速可能会失落东西。电荷可能会被拽离它原来的位置,因而在一个错误的位置吸收光子。这个遗漏的光子飞出去成了辐射光。
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