内容源自【教师用书】
必修下册
第
三
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超维空间
理论
加来道雄
面向第五维
由于家境贫寒,我的父母担忧我将不能把自己的实验和教育继续下去。幸运的是,我为我的各种科学计划争取助学金的行动引起了原子科学家泰勒的注意。他的妻子慷慨地安排我接受四年的奖学金去哈佛大学学习,允许我在那里实现自己的梦想。
具有讽刺意味的是,尽管我在哈佛开始了自己在理论物理方面的正规教育,但也正是在这里我对更高维数的兴趣消失殆尽。像别的物理工作者一样,我开始严格而又全面地学习与每一种自然力所对应的高等数学,这些自然力彼此之间是完全孤立的。我仍然记得给我的电动力学老师解题,然后我又问他如果空间在更高的维数中弯曲,那么答案可能会是怎样。他以一种奇异的方式看着我,好像我有点疯狂似的。像比我先来的人一样,我不久就学会把孩提时代关于更高维数空间的念头搁置一边。我被告知:
超维空间
不是一个合适的严肃研究课题。
我从来就不满足于对物理学的这种支离破碎的处理,思绪
常要飘回到
茶园中鲤鱼的身上。虽然我们常用的电磁场方程在
19世纪就被麦克斯韦发现,他的这一工作十分完美,但方程好像相当随意。我觉得物理学家们(像鲤鱼那样)发明的这些“力”,实际上掩盖了我们对物体怎样能够
不
彼此接触而运动这一问题的无知。
通过学习,我知道
19世纪有一场大争论,就是
光怎样
在真空中传播。(事实上,从恒星上发出的光可以通过外部空无一物的空间毫不费力地传播好几万亿千米。)实验也毫无疑问证明了光是一种波。但是,如果光是波的话,那就需要一些使它发生“波动”的媒质。声波需要空气,水波需要水,而在真空中却没有可以使光波动的东西,人们对此深感疑惑。没有使光波动的媒质,
它怎能成为波呢?于是,物理学家们就捏造出一种所谓的“以太”物质,这种物质作为光的媒质而充满整个真空的空间。然而,实验却无可辩驳证明了“以太”并不存在。
后来,当我成为加利福尼亚大学伯克利分校的物理学研究生后,我非常意外地发现有一个变通的办法,尽管这个办法会引起人们的争论,但是它可以解释
光怎么
能在真空中传播。这个变通的理论十分古怪,因此当我偶然间发现它之后十分震惊。这种震惊与许多美国人乍闻肯尼迪总统被枪杀的感觉颇为相似。他们能永远记住他们听到这一惊闻的那一刻正在干什么,正在和谁说话。当我们第一次偶然
遇到卡
鲁查
-克
莱
因理论时,我们这些物理学家也深感震惊。因为这一理论被认为是一种不成熟的推测,
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