二十六维空(发明二十六维的人空)

一个奇怪而孤僻的人。

物理学家克劳德·洛夫莱斯在2012年9月7日去世时，留下了一屋子的鹦鹉。在没有亲戚朋友的情况下，这位性格古怪的罗格斯大学教授喜欢被这些长着五颜六色羽毛的“朋友”包围着，听古典音乐，这样他就可以沉思万物理论(宇宙中所有四种基本力都是统一的理论)。

这位孤独的人与同事关系一般，但罗格斯大学物理与天文系的人对他的举动感到惊讶和钦佩——他决定将自己的全部积蓄捐给物理与天文系，总计约150万美元。这些资金用于帮助建立应用物理领域的讲座教授职位，但这个领域与他自己的研究领域相去甚远。此外，他还把自己收藏的4000多张古典CD捐给了艺术学院，把自己的遗体捐给了医学院。

洛夫莱斯的死没有被媒体广泛报道。显然，他并不为公众所熟知，甚至在物理学界也是如此。但无可争议的是，他是当时弦理论(将基本粒子视为一维弦的振动的理论)的顶级专家，是发现弦理论高维空的关键人物之一，对弦理论的发展产生了不可磨灭的影响。直到现在，弦理论学家仍然受益于他的研究。

理论产生怪物。

让我们回顾一下20世纪70年代发生的事情。当时弦理论还处于起步阶段，虽然现在经常被认为是“万有理论”的候选理论之一，但当时物理学家只是想用弦模型来研究原子核内的强相互作用，也就是说，弦理论起初只是一个强相互作用的候选理论。物理学家用不同振动模型的能量弦来表示原子核之间的联系。就像吉他上的琴弦，有不同的振动模式，奏出不同的旋律。

这时，青年学者洛夫莱斯决定进入这一研究领域，希望能做出一些突破性的研究。

洛夫莱斯1934年出生于英国。他16岁就理解了广义相对论。之后，他和家人搬到了南非，在那里他去了开普敦大学深造。1958年，他回到英国，在伦敦帝国理工学院开始研究生课程，师从诺贝尔物理学奖获得者阿卜杜勒·萨拉姆。

在完成博士学位之前，lovelace离开了帝国理工学院，为CERN(欧洲核研究组织)工作。这时候，他从强子弦理论开始研究令人头疼的问题。物理学家利用两端未束缚的开弦和结合成圆的闭弦，提出了两种强相互作用模型，即莱科宁模型和Pomelon模型。

实践表明，任何物理理论模型都必须满足一个数学条件:要求矢量在系统变化时保持其长度不变，就像指南针上的指针旋转一样，无论指针如何旋转，其长度都不变。这种保持长度不变的性质意味着物理性质保持不变。否则理论上可能会出现一些无法解释的奇怪现象。因此，这个数学条件是一个可靠理论的必要性质。

物理学家发现，在普通的4维时间空中，基于闭弦的石榴模型理论无法满足这个数学条件，于是产生了一个叫做超光速粒子的怪物。发现这种超光速粒子实际上运动速度比光还快，这样就可以回到过去。根据相对论，超光速粒子破坏了因果关系。尽管一些物理学家对超光速粒子的性质进行了详细的研究，但超光速粒子理论并没有被学术界视为真正的物理理论。大多数物理学家认为，如果一个理论有超光速粒子，唯一可行的解决方案是超光速粒子非常不稳定，其影响很难观察到。

26维时间的诞生空

经过一段时间的研究，洛夫莱斯突然找到了解决问题的方法。以前物理学家都假设弦在4维时间空，但他决定改变这个假设。洛夫莱斯开始逐步完善弦的时间空维度，直到维度为26，他发现超光速子问题突然消失了，也满足了前面提到的数学条件。他自己对这个结果感到非常惊讶。

在物理学家试图统一自然法则之前，他们也使用了其他看不见的维度。比如有些物理学家用5维时间空来统一广义相对论和电动力学。爱因斯坦也曾用5维时间空试图统一1993年0s到1940年代初的理论。然而，爱因斯坦放弃了这种方法，改用其他方法。但是，这里的情况是，虽然还有其他维度，但是从5维跨越到26维，听起来有点疯狂。

1970年12月，洛夫莱斯在普林斯顿大学研讨会上宣布了他的研究成果，但没有得到积极的回应。洛夫莱斯回忆道，“我记得它的非常冷门。我以前觉得26维是个笑话，后来真的引起了一片笑声。”

虽然他发表的论文标题看起来很学术，但还是吸引了很多人的目光。尽管论文的最后部分使用了“这听起来很愚蠢”的字眼，但那些弦理论学家开始注意到这项研究的重要性，并为此感到兴奋。

10维超弦理论

加州理工学院的物理学家约翰·施瓦茨当时也对洛夫莱斯的理论感到震惊，因为他完全不知道空之间可以有这么多维度。之后，施瓦茨成为发展超弦理论的领导者之一。超弦理论是弦理论的一种，它不仅用弦来研究负责力传递的粒子，还用弦来研究其他基本粒子。超弦理论利用了一种称为超对称性的原理——一种将代表力的场转化为代表粒子的场的方法，反之亦然。超弦理论自然预言有一种自旋为2，不带电荷的无质量转移粒子。(自旋为整数的粒子称为玻色子，其他玻色子的自旋不是2。例如，胶子和光子的自旋为1，而希格斯玻色子的自旋为0。自旋为半整数的粒子称为费米子，比如自旋为半整数的电子和夸克。)而这个粒子正好满足引力子的性质。其中，引力子被认为是传递引力的基本粒子。因此，物理学家认为超弦理论可以统一自然界中的各种力(引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用)。

物理学家发现超弦理论中需要的时间空维度应该是一个常数，结果发现维度是10。相比26维，10维的hour 空可能看起来更合理。后来美国普林斯顿高等研究院的爱德华·威滕提出的M理论——弦理论的扩展理论——需要多一个时间维度空，也就是11个维度。

那么，时间空的其他维度在哪里呢？根据理论，它们要么蜷缩在一个小空房间里，要么对我们来说遥不可及，所以我们只体验3维空房间和1维时间。

1971年，洛夫莱斯去了罗格斯大学。虽然他没有博士学位，但他仍然获得了教授职位。他在那里度过了他余下的学术生涯。他的鹦鹉在玩毛线球的时候，他在分析物理理论的各种问题，他的CD机里播放的弦乐四重奏与他的深思熟虑交织在一起。他和爱因斯坦一样，没有完成统一场论，却在探索的旅途中体会到了无与伦比的喜悦。