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[万象经验] 如果你相信引力波的话，宇宙只有四维

作者：CC下载站 日期：2019-08-25 03:55:33 浏览：1377 分类：神秘之旅

[万象经验] 如果你相信引力波的话，宇宙只有四维

中子星碰撞产生引力波

许多物理学理论预测，除了我们所知和所爱的四个维度（空间的三个维度，时间的一个维度），还有更多的维度。拥有这些额外的维度将有助于解释宇宙中一些最令人困惑的谜团。例如，一些解释暗物质和暗能量的理论是以这样一种观点为基础的：我们每天所经历的维度旁边存在着更多的“额外”维度，但它们很难观察到。

2017年8月17日，美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和意大利室女座引力波天文台分别探测到1.3亿光年之外的两颗中子星相撞合并产生的引力波。此外，该事件爆发的千新星，产生了非常明亮的伽马射线，留下了像黄金一样的重元素。美国和意大利的探测器记录了时空波动，而美国宇航局的斯威夫特太空观测站探测到了电磁辐射。

有史以来第一次，他们同时观察了来自同一事件的电磁波和引力波——他们可以比较这两种信号，从而对我们的宇宙作出新的发现。这一发现为LIGO的科学家赢得了诺贝尔物理学奖，开启了“多信使天文学”的新纪元。

现在，研究人员利用这一历史事件来探索四维时空以外的维度，以揭示我们的宇宙可能比一些物理理论预测的要简单得多。

让我们回到我们提到的暗物质和暗能量。宇宙中的物质绝大多数是由我们看不见的暗物质所组成的。虽然我们看不见它们，但是我们可以感受到它的引力效应，所以我们知道它就在那里。和暗物质一样，暗能量也是“暗”的，因为我们并不知道它到底是什么。但我们知道它就在那里，宇宙学家认为它是推动宇宙加速膨胀的原因。

许多关于暗物质和暗能量的理论已经被提出，其中一些理论要求在我们已知的四个维度之外存在额外的维度。有趣的是，引力波被认为是一种可能的机制，可以用来探索这个未知的超空间领域。

简单地说，科学家们认为，当引力波以光速在时空中传播时，如果这些额外维度存在，一些引力波的能量将“泄漏”到额外维度中。因此，当引力波被观测站探测到时，这些波的振幅将比预测的要小。正常的电磁辐射（即伽马射线）不会与这些额外维度相互作用，并且将保持不变。通过测量去年中子星碰撞产生的引力波信号，并将其与电磁信号进行比较，原则上，如果存在这些额外的维度，两者应该表现出差异。

遗憾的是，根据这项研究，两者并没有什么不同，这表明光和引力波只在四维时空中传播，正如爱因斯坦用他的广义相对论所预言的那样。

这并不一定意味着额外维度不存在，这可能只是意味着我们关于引力如何与这些维度相互作用的理论需要修改，或者我们需要测量更多的多信使事件。在引力波被发现仅仅三年，引力波已经挑战了一些关键的宇宙学理论。

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