科學家是如何對11維空間進行測量的

除了探索暗物質和黑洞，對於物理學家來說，最具誘惑力的是探尋高維度空 間-時間。在驗證是否存在臨近宇宙方面，位於丹佛的科羅拉多大學做了一項更 為大膽的嘗試。那裡的科學家試圖測量出對牛頓那著名的平方反比定律的偏差。

根據牛頓的引力理論，任何兩個物體之間的引力隨著兩者之間的距離的平 方而減弱。如果你把地球到太陽的距離加長1倍，則引力就會降低2的平方倍， 也就是4倍。這反過來又用於測量空間維度。

迄今為止，牛頓的引力定律在包括大型星系團簇在內的宇宙距離上都是適 用的。但還沒有人把他的引力定律在微小尺度上進行充分測試，因為在過去要 做這項工作是極其困難的。因為引力是一種非常弱的作用力，即使是最輕微的 干擾也會把實驗破壞即使過路卡車的振動也足以使測量兩個小型物體之間的 引力的實驗作廢。

科羅拉多的物理學家們製造了一個精巧的儀器，叫做高頻共鳴器，它所能測試的引力定律最低可達十分之一毫米，這是有史 以來第一次在如此微小的距離上做這項實驗。這項實驗有兩根懸在真空中的極 細的鎢簧片。其中一個簧片以每秒1 000個周期的頻率振動，看起來像一個振 動著的跳水台板。物理學家然後觀察有什麼振動會穿越真空傳達到第二個簧 片。這個裝置極其靈敏，即使是一粒沙子的十億分之一重的力量引起了第二個 簧片的動作也會被探測到。如果牛頓的引力定律中有了偏差，那麼第二個簧片 中就會記錄到輕微的干擾。然而，在逐次分析到1.08億分之一米的距離上以 後，物理學家們仍沒有找到這種偏差。「到目前為止，牛頓的學說經受住了考驗。

這是個否定的結論，然而這卻更加吊起了其他物理學家的胃口，使他們想在微觀層面上測試有沒有偏離牛頓理論的現象。

普渡大學正在計劃另一項試驗。那裡的物理學家不是 要在毫米級對牛頓引力的微小偏離進行測試，而是要在原子層面上進行測試。 他們計劃運用納米技術，對鎳-58和鎳-64之間的差別進行測量。這兩種同位 素的電氣及化學特性相同，但其中一個同位素比另一個多了 6個中子。從原則 上來說，這兩種同位素之間的唯一差別就是它們的重量。

這些科學家設想建立一個卡西米爾裝置，它有兩套用這兩 種同位素製作的中子板。正常情況下，當這兩塊板緊靠在一起時什麼也不會發 生，因為它們沒有負荷。但如果使它們相互非常靠近，就會發生卡丙米爾效應， 兩塊板會輕微地互相吸引，這是一種已在實驗室中測量到的效應。但由於這兩 套平行放置的板子是由不同的鎳同位素製造的，依據它們的引力不同，它們之間 的吸引會有輕微的不同。

為使卡西米爾效應最大化，這些板子須放置得極端靠近。（這種效應與它 們之間隔開的距離的負四次方成正比。所以，當把這些板子靠近時，這種效應就 迅速提高。）普渡大學的物理學家將採用納米技術，製造由原子距離間隔開的板 子。他們將使用最先進的「微電動機械扭矩振蕩器（microelectromechanical torsion oscillators) 」來測量板子中的微弱振蕩。鍵-58和鍵-64之間的任何差異 都可以歸咎於引力。這樣，他們希望能在原子距離上測量到對牛頓運動定律發 生的偏差。如果他們用這一創意精巧的裝置找到了對牛頓著名的平方反比定律 的偏離，這將是一個信號，說明存在著一個更高維度的宇宙，與我們的宇宙相隔著一個原子的距離。

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