248维空间(36维空间)

据英国杂志《新科学家》报道,在奇怪晶体的实验室实验中,一种与弦理论相关的复杂数学对称首次出现在现实世界面前,而且是248维对称结构。19世纪后期,数学家发现了复

据英国杂志《新科学家》报道,在奇怪晶体的实验室实验中,一种与弦理论相关的复杂数学对称首次出现在现实世界面前,而且是248维对称结构。19世纪后期,数学家发现了复杂的248维对称结构,被称为“E8”。这种结构的维度并不代表一个必要的空房间类似于我们所居住的三维空房间,但它们与数学自由的程度是一致的,每个维度代表一个不同的变量。

248维空间(36维空间)插图

最美的数学结构最美的数学结构

20世纪70年代,这种对称形式出现在与弦理论相关的计算中。弦理论是万物理论的候选,可能解释宇宙中所有的力,但仍需实验验证。此外,248维对称结构也是物理学家加勒特·里奇(Garrett Rich)在2007年提出的另一个万物理论的基础。他称E8为“最美的数学结构”。现在,物理学家在一个完全不同的领域发现了E8——超低温晶体实验。牛津大学的Radu Cordia和他的同事冷冻了一种由钴和铌组成的晶体,使其温度仅比绝对零度高0.04摄氏度。晶体中的原子排列成平行的长链。由于一种称为“旋转”的量子属性,附着在这些原子链上的电子的行为就像条形磁铁一样,它们中的每一个都只能指向上或下。

当一个强大的5.5特斯拉磁场施加到晶体上,垂直于这些电子“磁铁”的方向,奇怪的事情发生了。在链中旋转的电子会自发地呈现出各种图案。举一个简单的例子,三个电子,它们的方向会是上下或者上下和上下等多种可能。每一种独特的风格都有不同的能量。这些不同能级的比率表明,旋转电子根据E8对称结构中的数学关系调整自己。现在在新泽西州皮斯卡的塔威大学工作的亚历山大·查莫罗奇科夫(Alexander Chamorodchikov)在1989年指出,理论上预测的类似系统的能量与基于E8对称结构的预期一致。但深层次的原因仍然是个谜。纽约厄普顿布克黑文国家实验室的罗伯特·科尼克说,事实是:这样一个简单的系统——基本上由一维磁链组成——应该表现出令人惊讶的负责任的对称性。

科尼克没有参与这项实验。他在接受《新科学家》杂志采访时说:“面对这个系统,你不指望它会出现在现实世界中。能够在现实世界中观察到数学世界如此怪异的角度,真的是一件非常吸引眼球的事情。”Konic指出,虽然E8确实出现在弦理论的计算中,但是在磁性晶体的实验中观察到的对称结构并不能为弦理论本身提供任何证据。他说:“事实是,你在这样的旋转链中看到这种独特的对称结构,对弦理论本身并不意味着什么。这种对称结构的意义在于,它可以从任何独特的物理现象中分离出来。”由于某种原因,这个实验不能为里奇提出的基于E8的万有理论提供任何支持。

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