【摘 要】
：
空间为什么是三维的？这个问题从古希腊时代开始就一直困扰着科学家。最近，研究者发现热力学第二定律可以解释空间是三维的原因。一些科学家和哲学家证明，时空3+1维的自然选择能够维持生物的生命、时空的稳定性以及复杂性。 一些科学家认为，空间是三维的理由来自一种叫作亥姆霍兹自由能密度的热力学参数。在充满辐射的宇宙空间里，这个密度就像一种存在于所有空间维度的压力，压力大小取决于该空间的温度和尺度。研究者发现
论文部分内容阅读
空间为什么是三维的？这个问题从古希腊时代开始就一直困扰着科学家。最近，研究者发现热力学第二定律可以解释空间是三维的原因。一些科学家和哲学家证明，时空3+1维的自然选择能够维持生物的生命、时空的稳定性以及复杂性。
一些科学家认为，空间是三维的理由来自一种叫作亥姆霍兹自由能密度的热力学参数。在充满辐射的宇宙空间里，这个密度就像一种存在于所有空间维度的压力，压力大小取决于该空间的温度和尺度。研究者发现，宇宙在大爆炸之后逐渐冷却，亥姆霍兹自由能密度在大爆炸1秒后的极高温度下达到第一个峰值，此时的空间维度大约是三维。
根据热力学第二定律，当温度超过临界值时空间可以转换到更高的维度。现在，宇宙在持续冷却，温度远远低于三维转向更高维度需要达到的临界值。就好像冰只有在一定的温度下才会融化一样，空间维度的转换只是条件问题。
其他文献
2016年2月3日，麦克马斯特大学的物理学家克里夫·伯吉斯向他的同事发了一封电子邮件。这封邮件与一个激动人心的传言有关。邮件中说，在今天晚些时候的新闻发布会上，这项可能的发现如果得到确证，就意味着“有人要得诺贝尔奖了”。伯吉斯说，根据“密探”的说法，激光干涉仪引力波天文台（LIGO）直接观测到了壮观的引力波信号（这种信号是时空结构的微小涟漪，是由非常庞大的天体在很远的太空造成的）。而被捕捉到的这个
近期检测到的一对正在合并的黑洞发出的引力波，暗示可能存在大量相似的天体对，这些天体对应该会产生微弱到无法用当前技术手段检测到的引力波背景。根据这一信息，研究人员估计，这一背景的强度可能是之前预期的10倍，有望在几年之内被灵敏的仪器探测到。这些背景信号可以帮助天体物理学家更好地理解黑洞双体是如何形成的，同时为检测大爆炸之后不久膨胀宇宙所释放的引力波奠定基础。 2015年9月14日，LIGO历史上第
打从物种起源以来，各类与生命有关的问题就困扰着我们。即使有了现代科学知识的帮助，这些问题依旧存在。猎鹰精准地捕食猎物，蜂鸟悬在半空中采蜜，细菌有自生能力：这些都是惊人控制力和精准度的实例。如此复杂的生物怎么会起源于惰性物质呢？几千年来，很多智慧的思想家都在试图回答这个问题。大多数人得出的结论是：生物一定是由一个有意的设计过程产生的。当然他们错了，《进化论》中的变异和自然选择——查尔斯·达尔文的重大
KIC8462852是一颗距离地球1500光年的恒星，它经常出现毫无规律的变暗现象，这一奇特的行为已经引起了科学家的广泛猜测。有人认为它是一艘“外星超级油轮”的宿主星，而它奇特的变暗行为正是因环绕其运行的一个巨型太阳能电池板阵列造成的。 虽然科学家已经指出，各种自然发生的、无外星人参与的现象也可能导致恒星上演一场“灯光秀”，但是地外文明搜寻学会（SETI）的科学家仍不敢掉以轻心。天文学家已经开始
在人生的很多时候，我们会遭遇到瓶颈，由于无路可走，便把视线转向天空。也有一些人先我们一步，一生都在凝视着天空。 以色列天体物理学家马里奥·利维奥就是这样一个人。他是空间望远镜科学研究所的资深理论天体物理学家，超新星及其成像专家。他的研究帮助天文学界确定了宇宙膨胀的速度，理解了暗物质和黑洞。 1990年，哈勃空间望远镜搭乘火箭发射升空时，我就在美国航空航天局的肯尼迪航天中心。“哈勃”让我们看到了
美国航空航天局的工程师观察火星时，看到的就好像一株行星大小的捕蝇草。它用科学发现诱惑着我们，但一旦我们踏上那个星球，重力和恶劣的气候就会合力把我们困在那儿。 而这是不可以发生的。如果说电影《火星救援》给了现实的宇宙探索什么教训的话，那就是民众不会支持花费数十亿美元，却只能把宇航员困在另一个世界的计划。可以说美国航空航天局有关这个红色星球的探测计划中最关键的部分就是如何离开那儿。 美国航空航天局
小行星中有些什么秘密？克里斯蒂娜·托马斯希望这个问题的答案有助于我们理解太阳系是如何在50亿年前形成的。这位行星科学家主要研究小行星家族，那是一些飘浮在太空中的岩石和由岩石碎片组成的群。每个群都来自一个很大的小行星“父亲”或者“母亲”，它们因为种种剧烈事件破碎了。 托马斯希望通过观测这些较小的岩石块，弄明白那些更大的、被认为是小行星“父母”的“身体中”隐藏着怎样的秘密。托马斯是美国航空航天局戈达
寻找胡里特人的足迹 近十年来，学术界兴起对胡里特人的研究热潮。胡里特人大约于公元前3000年出现在古代东方，在之后长达2000年的历史中，扮演着举足轻重的角色。 然而，对胡里特历史的研究面临着重重困难，一切都得加上“不”字：它的历史“不”出名，史料十分匮乏，目前我们对它还“不”知道、“不”理解。其中的谜团就像滚雪球，越滚越大。胡里特古国被认为在现今三个国家——土耳其、叙利亚和伊拉克——的交界点
科学家发现，银河系边缘的一些恒星移动的速度太快，产生的能量足以挣脱银河系的引力束缚。此前，他们一度认为这些恒星是由银河系中心的超大质量黑洞加速的，但一项最新发现显示，事实并非如此。 在2011年被发现时，双星PB3877被认为是一颗超高速恒星。但埃尔朗根- 纽伦堡大学和加州理工学院的天文学家对该恒星做了进一步研究后发现，它实际上是由两颗恒星组成的。这就表明银河系外围高速移动的恒星并非全是受到超大
几十年来，科学家一直希望能够通过检测引力波来“收听”猛烈的天体物理学事件。引力波的存在是爱因斯坦于1916年预言的，可以被描述为时空几何体中的振荡扭曲，但在之前它们从来没有被直接检测到过。现在，在一篇优秀的论文中，科学家向我们讲述了他们在激光干涉仪引力波天文台（LIGO）检测到引力波的经过。他们的发现为宇宙中双黑洞系统可以存在与合并的观点提供了第一条观测证据。 移动的质量可以产生引力波，引力波与