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我们生活在三维空间,是偶然还是必然? 第1页

  

user avatar   zheng-han-95-95 网友的相关建议: 
      

好久没有看到这么有趣的问题了!

首先明确一个概念,我们是生活在3+1维度的宇宙中——3维的空间+1维的时间。更明确的说,时间只能算是“半个维度”。因为热力学第二定律规定时间轴是单向的,时间不能倒流。

回到问题,2016年在Europhysics Letters杂志上还真有一篇文章是讨论这个的[1][2]

简单的说宇宙中空间之所以是三维的,是因为三维是平均能量密度(亥姆霍兹自由能)最低的维度。在大爆炸后的冷却过程中,空间的维度会逐渐收敛到三维。

我们生活在三维,是热力学定律选择的必然!



在大爆炸(big bang)的那一瞬间,宇宙的温度是普朗克温度 。之后,宇宙进入了一个快速冷却的过程。

文章中,作者把宇宙假设成一个n维下的黑体,计算了宇宙冷却过程中各种自由能的变化。其中比较重要的一个量就是亥姆霍兹自由能。这个量的物理意义可以理解为,宇宙中的能量在空间中产生的平均压力。

通过计算发现,亥姆霍兹自由能的密度在大约大爆炸后的一秒内到达了一个峰值。这时,宇宙的温度大约为 。这个时候,空间的维度刚好是三维。记住这个临界点,很关键!

如果把宇宙的空间维度变换当作相变的话,当温度超过这个临界温度 ,空间的维度是可以连续变化的。也就是说,空间可以转换到更高的维度。但是如果温度低于临界温度 ,封闭系统熵增原理会禁止空间维度的转变。从这一刻开始,空间的维度会被“冻在”三维里。


上述的讨论是不是看的很懵逼?很好,我们回头看看最熟悉的水的三相图:

上图是T-P相图,现在我们单独看水vs水蒸气的P-V相图,

临界温度下的p-V等温线上,在临界点K处的一阶、二阶导数均为零,即:

再一次温习热力学的基本知识:在这个临界点之上,水的物态是可以连续变化的超临界态。但是在这临界点之下,水就是水,水蒸气就是水蒸气。两种物态存在着明显的区别。


对比上面关于宇宙维度的讨论,是不是图像稍微清晰了一点?

一言以蔽之:宇宙维度的相变和水和冰的相变一样。冰会不会融化,取决于温度够不够。宇宙能不能相变到高维,也看温度高不高。

日常可见的平淡无奇的水,竟然蕴藏了宇宙维度变化的奥秘!


另外,弦论中也讨论了空间维度的问题:在我们的宇宙中,比三维更高的维度坍缩了,只留下三维的宇宙可供观测。不过弦论中没有给任何论证为什么是这三个维度。这篇文章有趣的在于,用最基础的推导证明了三维空间是热力学基本定理的“选择”


评论区有人问到,人类能不能通过加热宇宙以实现进入四维空间?但是目前来看,没有任何可能。文章中给出的临界温度 的量级依然是 。

就算某个邪恶的物理学家想到了一种办法把整个银河系献祭了,也绝不可能达到这个能量的量级。

不过即便这样,笔者依然很好奇四维空间是什么样子。是不是在那个世界,二次元死宅就能升级成三次元死宅了!(逃

参考

  1. ^ https://phys.org/news/2016-05-space-three-dimensional.html
  2. ^ https://iopscience.iop.org/article/10.1209/0295-5075/113/40006/meta

user avatar   viaxke-yan-jia-su-qi 网友的相关建议: 
      

我理解里,因为中国发展太快了。

这说起来你们可能觉得离谱,但是事实就是这样。大量引入外资和外来技术开始后经济发展太快,在这种高速发展下做技术导向企业就是不可能的,你做技术带来的增长率远远赶不上加了外资杠杆的竞争对手的增长率。

哪怕企业真的技术强壁垒高能活过竞争,企业里的员工也必然要被大量挖角,因为员工在这种环境下理性选择也是赚快钱。2000年赚了1000万的和2000-2020每年100万收入的在2021比资产时前者几乎无悬念完胜的背景下,没人会有心思在一家公司搞什么技术的,必然都是想着快,抄,上,做出影响力,跳槽,收入翻几倍,下一轮。

等中国也一年增长两三个点,利率接近0,普通搞技术的可以30混到60的时候,这种公司反而会更容易生成。




  

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