科學家發現十維時空驗證方法，如證實將成宇宙研究顛覆性進展

宇宙有四個維度，三維空間，一維時間，對於這一點我特別滿意。要是少一個維度，我們很可能會變成扁平人，做什麼事都不方便；要是多一個維度，我們又可能一不小心就漏進去，再也找不到回家的路，想想都悲催。

當然也有人不滿意，科學家們就提出了宇宙還有其它維度的想法，而且形成了很多理論，最喪心病狂的莫過於是弦理論，沒有之一。在弦理論家眼裡，宇宙有十個維度，九維空間加一維時間。作為統一量子力學和經典力學最有前途的理論，弦理論的觀點當然不容忽視，它認為組成世界的電子、夸克等最小物質結構不是點粒子，而是在高維空間振動的一根根一維的細絲——弦。這樣，引力就可以和電磁力、強弱核力統一起來，愛因斯坦窮其一生所追求的萬有理論第一次現出了曙光。

非常美好不是？可惜這些都只是數學上不斷完善的模型，在實驗上從來沒有得到過任何驗證，因為弦實在太小了，以我們現有的技術手段，根本沒有任何可能探測到。最離奇的是，弦必須在十維空間里振蕩，整個弦理論才有自洽的可能。宇宙時空究竟是不是十維的？如何才能找到更高的維度呢？

德國馬克斯·普朗克重力物理研究所的物理學家古斯塔沃·盧塞恩·戈麥斯和大衛·安德里奧認為他們已經找到了驗證辦法，那就是利用愛因斯坦提出的著名的引力波。

宇宙中最暴力的事件，比如黑洞融合和恆星爆炸通常會產生引力波，以光速在空間中傳播，可以穿過所有的維度。這是因為在弦理論中，電磁力、核力只能束縛在三維空間，而引力可以泄露到其它維度，從而為我們探測額外維度提供了尚堪一用，甚或是唯一可行的工具。戈麥斯和安德里奧創建了一個數學模型來描述隱藏維度對引力波的影響，發現了兩個關鍵因素：引力波穿過額外維度時會產生高頻引力波，並且對宇宙結構的拉伸效應也不相同。

這個發現令人振奮，我們終於可以用實驗方法來驗證額外維度是否存在了，但真正做起來卻非常棘手。第一個因素中高頻引力波的頻率太高，目前的探測器無法探測到它們，除非LIGO的靈敏度能提高1000倍。不過一旦有這樣的探測器可用，我們就可以得到非常明確的信號了，因為目前還沒有已知的天體物理過程以遠大於1000赫茲的頻率發射引力波。第二個因素則要求物理學家觀察「正常」的引力波對時空的拉伸效應，但需要有三個像LIGO這樣的探測器同一時間觀察同一事件才行，這個應該不是太困難的事，畢竟目前已經有了兩個，或許在不久的將來就可以實現了。

雖然技術上還有不小的障礙，但如果我們真能用實驗方法找到宇宙中的額外維度，必將成為人類研究宇宙的顛覆性進展，弦理論將可能正式成為統一宇宙的萬有理論。

這項研究已在預印網站arXiv.org上發布。

論文：https://arxiv.org/pdf/1704.07392.pdf