麗莎?蘭道爾：五次生物大滅絕或源於看不見的物質

著名理論物理學家麗莎·蘭道爾在11月4日騰訊WE大會演講中分享了有關額外維度以及暗物質的最新研究與思考，她闡述了物理學家追尋更高維度存在證據的歷程，並提出了地球幾次生物大滅絕或許離不開暗物質作用的新穎觀點。我們根據麗莎·蘭道爾的演講，整理出下文。

下面是麗莎·蘭道爾的演講內容。

本刊記者丨楊心舟

宇宙範圍之大超出了我們的可見範圍，有觀念認為，只要是看不見的東西就不存在。但我們知道，視力是有限的，只能夠看到可見波長的東西，即我們日常所見的東西。有一些物質，甚至包括光在內，是不可見的。但我們可以通過工具、方法、技術來觀測，比如說紅外線望遠鏡，可以使我們看見無法直接觀察的紅外光。但還有一些物質是根本不發光的，比如暗物質。還有一些因為「太小」導致我們無法看到，比如說額外維度。

有一些人覺得，看不見是因為這個東西是我們不可及的，比如說太遠或者沒有看對方向。但最糟糕的借口是什麼？是我們沒有想去看，覺得不在我們的領域之內，所以我們根本不操這份心。「我希望大家能夠想一想，我們能夠找尋什麼，哪些事情如果我們現在不去觀測就有可能錯失。」

我們生存於一張二維的膜上

我們對生活的三維世界熟悉不已，左右、上下、前後，即使是物理學的定律也是這樣來設計的。但是我想給大家解釋一下，也可能存在我們還確實不知道、甚至超過我們能夠直接觀察到的，三維世界以外的更多維度的世界。我們如何思考這一點呢？

假設我們真的想做的話，我們可以考慮除了投射之外的方法，比如降一個維度。我們可以想像一下，我們是二維生物，生活在一個三維的世界當中，我們將如何觀察三維的世界呢。你能夠看到的只是切片，就像有東西穿出來穿過去。

比如說你可以想像，這樣的一個球體會穿越二維的世界，如果說你是生活在一個平面上，你會看到有一些像盤子一樣的東西，開始小後來大然後又小，我們能夠用這樣的方法，聯想到其實是存在一個三維物體的。

還有一種角度能夠讓我們去思考這個問題，仍然是用降維的方法，比如說投射。但是單一的投射會有誤導性，比如大家做過光影遊戲，就是直接從物體一個方向照射過去獲得影子。這樣的單點投射，並不會給到你三維的信息，如果說把多個投射能夠結合起來，才具有條件構想出一個三維的物體。

單點投射不能展示完整三維物體

因此三維物體並不是一次性觀察到的，而是多次觀察然後再整合起來，這樣我們可以了解到更高維度的事物。還有一個就是全息影像，一種利用干涉和衍射原理記錄並再現物體真實的三維圖像的技術。

卡魯扎1999年的時候提出了額外維度，也就是說在愛因斯坦提出《廣義相對論》之後，很快他就提出了額外維度的思想。「愛因斯坦的方程可以在任意數量的維度當中都是適用的，他認為額外的維度是我們看不到的，因此它就很特殊，這是一個有趣的思想。」克萊恩他提出了額外維度可能非常非常小，它被捲成了極小的體積，因此宇宙只是一個二維的世界，即可以被捲曲起來了。

在1999年的時候，克萊恩和我就發現了還有一種新的方法去隱藏維度，這種理論是在弦理論基礎上衍生出來的，也被稱作膜理論。在高維度空間當中存在類似於膜的物體，我們可以生活在一個膜世界當中，在高維度的世界當中，我們所知道所有的事情，其實都被聚集在了一張膜上，這邊我們可以看到是一個二維膜的圖片。像人、引力甚至太陽、行星都聚在一張二維的膜上。

人、引力甚至太陽、行星都聚在一張二維的膜上。

「通過膜理論，我們有很多有趣的發現。這裡可能會有新的方式能夠隱藏額外維度，而不只是把它捲起來。」像人、引力甚至太陽、行星都聚在一張二維的膜上，其它的力可能會在一個三維的膜上。

這就好比我們看來就是一根線的物體，如果用放大鏡觀察，就可以發現其實裡面還有另外的世界———裡面的纖維有粗有細，有不同的方向。這就是我們看不見蘭道爾教授假設的第五維空間的原因，因為維度太小了。

必然存在高維度空間

在物理學當中，還有一個所謂大家知道的等級問題，問題就在於引力為什麼比其他的力弱那麼多。引力看上去可能並不弱，如果你爬山的話就會這麼覺得。可你想像一下，一個磁鐵能夠吸住整個地球，當然也可以吸住一個曲別針，這個時候引力要比磁力看上去弱那麼多。

問題就來了，為什麼引力這麼弱？雖然說理論上有不同的闡述，答案可能來自於平行宇宙，即兩張不同的宇宙二維膜。這也是大型強子對撞機想尋找的，在標準模型之下隱藏著什麼。

其中之一的可能性，即在彎曲的時空幾何中存在兩張膜，一張就是我前面所描述的我們所居住的膜，另外一個是引力膜，引力集中於此。

如果我們生活在引力膜上的話會更強，但如果你移到第二張（弱膜）上的話，引力就會有一個急劇的、指數級的下降。這個辦法其實可以解決愛因斯坦提出的方程，它其實用到的就是我們說的額外維度的幾何，它的彎曲度實在是太高了。我們在離開了引力膜而進入到弱膜的時候，引力急劇下降。因此我們可以解釋，為什麼在我們所居住的地方，它的引力要比宇宙當中的其他地方低那麼多。

現在在歐洲原子研究中心就有這樣的大型強子對撞機，在去做這樣的研究。他們嘗試去尋找克魯扎-克萊因粒子（K-K粒子），一種能夠在額外維度當中運動並攜帶的粒子。你能夠用這樣的粒子，通過碰撞產生新的粒子。然後我們就可以把新粒子偵測出來，這一點很有意思。大家經常一講到額外維度的時候，就會說粒子逃逸到了額外維度當中，但實際上額外維度本身是彎曲的，這才導致了在感測器當中的粒子消失，而沒有排出。

追尋看不見的物質

關於額外維度我就想講這麼多，後半部分的時間我想談一下另外一個我們看不見的世界，大家看到的宇宙大概只有5%的這麼一小部分是我們所知的物質。所謂暗的東西，這裡包括暗物質，它們就像其他的物質一樣，通過引力相互作用，但是它們不能夠跟光相互作用。

其實，它的存在並不足為奇，為什麼說物質就只限於組成我們的那些物質呢，其實你已經每天都穿越了數以十億計的暗物質的例子，它的引力如此之弱，沒準就在這個地方存在，而我們並不知道它的存在。

宇宙中我們了解甚少的暗物質。

我們把它叫暗物質，但它其實並不暗，我可以說我的夾克是暗的。暗物質其實應該被稱為透明物質，它是光線能夠穿過的物質，但是它非常的重要，因為賦予了宇宙性狀。它的能量比現在我們知道的這些物質多5倍還要多。

在我們的星系當中，星球會旋轉，非常地快，這樣的一種引力能夠去吸住各種各樣旋轉的物質，使之不逃離出去，其實這裡就包括了普通的物質加上其它的一些什麼東西，其它的東西就是暗物質了。有一種稱作引力透鏡的方法能夠讓我們去看到暗物質，因為暗物質會影響到光的路徑。

暗物質影響生物大滅絕？

我們認為暗物質可能有特定的類型，多數的暗物質是沒有相互作用的，但是有一些暗物質是有的，我認為它是可以偵測的，也會影響到我們的太陽系甚至可能導致彗星撞擊，其中的某一次可能導致了恐龍滅絕。我這種觀點主要是基於一個問題，為什麼只有普通的物質存在呢？

我們的宇宙當中有那麼多的東西來組成，其中也包括我們能夠看到的東西，也包括我們看不到的粒子和相互作用，有部分暗物質是帶電荷的，也許我們的這些物質跟光的關係，跟暗物質跟光的關係是不一樣的，所以我們才看不到它，又或許暗物質跟與其特定類型的光有相互作用，而這種光對於我們是不可見的。

如果說暗物質它能夠也有自己的光，它就也會有自己的輻射，因此可能形成類似銀河系星盤的一種暗物質盤，它可能會影響到星球的運行。

大家都了解太陽系現在有八大行星，同時也有一些別的東西圍繞它，比如說小行星、彗星等等一些長期的彗星，也就是超過兩百年的彗星，它們跟太陽之間的引力是比較弱的。「如果有人踢它一下就會將它踢出太陽系，而不是沖向地球，但是我們也知道彗星會撞擊地球，上一次大規模的滅絕就是一個像這樣的物體撞擊地球所導致的。」

彗星撞擊地球導致的恐龍大滅絕可能與暗物質有關？

我們的想法是整個太陽系會圍繞銀河系去運行，比如說2.5億年運行一圈，這個時候有可能會定期的穿越銀河系的星盤，穿越的過程中，可能暗物質比較濃，或者密度比較大，這裡可能會有更大的潮汐力，因此會作用於所有的事情。如果太陽系正好穿越銀河系星盤的時候，更有可能導致雲往外釋放東西出去，這樣使得這些彗星更有可能向太陽系外，而不是向地球衝過來，這樣我們就可以考慮衝撞的影響是什麼。

地球上一共有五次大滅絕，大滅絕大概有一半或者2/3的地球物種會消失。它們不只是滅絕，而且它們的子孫後代也無法存活，這可以說是地球生命的重啟，6600萬年前，出現了白堊紀大滅絕，這樣的科學課題能夠把很多不同的學科綜合起來。

我也不知道暗星盤的概念是否正確，在我們坐而論道的時候，也可以去探尋真相。藉此機會能夠更多地了解宇宙當中這些奇怪的聯繫。我們要想了解，就需要開展一些重大的項目，使大家能夠從各個方面的科學思想進行結合，從而走向真相。

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