超弦理论和高维度：连接爱因斯坦的相对论和量子力学的桥梁

京都大学的一个研究小组正在探索利用德西特空间的高维度来解释早期宇宙的引力。通过开发一种计算波动之间的相关函数的方法，他们旨在弥补爱因斯坦的广义相对论和量子力学之间的差距。这有可能验证超弦理论，并能对早期宇宙的微妙变化进行实际计算。虽然最初是在三维宇宙中进行测试，但该分析可能会扩展到四维宇宙，以便在现实世界中应用。

基于低维物质场理论，利用全息技术计算早期宇宙中密度波动相关性的概念图。资料来源：京都大学/彦田康明

拥有更多的工具是有帮助的，拥有正确的工具则更好。利用多个维度可以简化困难的问题--不仅在科幻小说中，而且在物理学中--并将相互冲突的理论联系起来。

例如，爱因斯坦的广义相对论存在于被行星或其他大质量物体扭曲的时空结构中--解释了重力在大多数情况下的作用。然而，该理论在极端条件下会崩溃，例如在黑洞和宇宙原始汤中存在的情况。

一种被称为超弦理论的方法可以使用另一个维度来帮助连接爱因斯坦的理论和量子力学，解决许多这些问题。但是支持这一提议的必要证据一直缺乏。

现在，由京都大学领导的一个研究小组正在探索德西特空间，以援引一个更高的维度来解释膨胀的早期宇宙的重力。他们已经开发出一种具体的方法，通过利用全息技术来计算膨胀宇宙中波动的相关函数。

来自汤川理论物理研究所的Yasuaki Hikida说："我们意识到，在处理量子引力时，我们的方法可以比我们预期的更广泛地应用。"

荷兰天文学家威廉-德西特的理论模型以符合爱因斯坦广义相对论的方式描述空间，即正的宇宙学常数说明了宇宙的膨胀。从现有的处理反德西特空间引力的方法开始，Hikida的团队重塑了这些方法，以便在扩张的德西特空间中工作，更精确地说明关于宇宙的已知情况。

Hikida补充说："我们现在正在扩展我们的分析以研究宇宙学熵和量子引力效应。我们的方法可能有助于验证超弦理论，并允许对在我们早期宇宙结构中荡漾的微妙变化进行实际计算。"

虽然该团队的计算只考虑了一个三维宇宙作为测试案例，但该分析可以很容易地扩展到四维宇宙，允许从我们的现实世界中提取信息。