丽莎·蓝道尔(Lisa Randall),1962年6月18日出生于美国
纽约皇后区的一个犹太人家庭,美国
理论物理学家,粒子物理学和宇宙学领域的权威、
哈佛大学教授。
人物生平
现年59岁的丽莎曾因美貌荣登美国《
时尚》杂志,被誉为哈佛美女教授。身为
哈佛大学理论物理学专业的
博士,丽莎多年来潜心研究引力、时空的额外维度、膜宇宙模型和
弦理论。
她的代表著作《弯曲的旅行:揭开隐藏着的宇宙维度之谜》一书,由于深入浅出地谈论了人类身处其中的宇宙故事,一举入选《
纽约时报》2005年 “100本最佳畅销书”之列。
2007年,丽莎被美国《时代》杂志评选为全球“100名最有影响力人物”之一,被公认为当今全球最权威的
额外维度物理学家。
空间理论
挑战爱因斯坦
在哈佛大学的一间实验室里,一位女教授正在做一个
核裂变的实验。突然,她发现一个微粒竟然离奇地消失得无影无踪。它会跑到哪儿去?女教授大胆提出一个新的设想:我们的世界中存在一个人类所看不到的
第五维空间。
这就是登上《时代》“100名最有影响力人物”之一,被公认为当今全球最权威的
额外维度物理学家的哈佛美女教授丽莎·蓝道尔。
丽莎·蓝道尔应邀前往
日本东京大学讲演,会上她大胆提出一项革命性的假说,地球上可能存在“第五维空间”。丽莎·蓝道尔大胆的设想立刻引起了国际物理学界的震惊。要知道,根据
爱因斯坦的广义相对论,人类生存的
三维空间加上
时间轴,构成的是“
四维时空”。于是,哈佛美女教授挑战爱因斯坦的消息一时传遍了全球。
丽莎表示:“我认为存在
第五维空间等其他的维度。如果这个假设正确,那么其他空间其实离我们并不遥远,甚至可说近在咫尺。只是它们隐藏得很好,所以我们看不到而已。”
在东京大学的签名板上,丽莎·蓝道尔博士写下“相信直觉,大胆享受科学”的留言。丽莎希望能用这句话来勉励其他年轻科学家,能够像她一样,从意外之中发现无限可能。
看不到的空间
“在我的一次实验中,一些
微粒莫名其妙地消失了,我认为它们是跑到了我们看不到的另外的空间里去了。它们其实离我们并不遥远,只是很好的隐藏了起来。”丽莎·蓝道尔说。蓝道尔将这个“我们看不到的空间”称为“第五维空间”。
如果蓝道尔所说的
第五维空间存在,那么为什么我们会看不到它?蓝道尔教授解释说:“这个额外存在的维度非常微小,如果某些事物足够的小,你就不能够感受到它的存在。”
中国科学院理论物理研究所的研究员
李淼给我们打了一个比方。这就好比我们看来就是一根线的物体,如果用放大镜观察,就可以发现其实里面还有另外的世界———里面的纤维有粗有细,有不同的方向。这就是我们看不见蓝道尔教授假设的第五维空间的原因,因为
维度太小了。
李淼解释说,“四维”是一个时空的概念。它是指人类存在的三维空间再加上一个时间。这是爱因斯坦在他的广义相对论和
狭义相对论中提及的概念。我们的宇宙是由时间和
空间构成;
时空的关系,是在空间的架构上,即在普通三维空间的长、宽、高三条轴外,又加上了一条时间轴。
李淼教授是国内研究高度空间的专家之一,他告诉记者,蓝道尔教授的研究应该说是爱因斯坦“
四维时空”理论的延伸。研究高度空间是为了将我们现在所知道的力统一起来。比如
电磁力和引力,因为在我们这个
低维度空间里看起来表现形式不同的各种力,在更高维度的空间里可能就是一个力。
另一个世界
在蓝道尔教授的理论中,如果
第五维空间真的存在,那么很可能还存在着另一个神秘的三维世界。这就是说,我们人类生活在一个无限大的
五维空间中,不过,我们只能感知到其中的四维———空间和时间,另有一个维度我们无法看见。然而,就在这五个维度共同组成的空间中,还有另一个不为我们所知的三维世界存在。
蓝道尔告诉记者,那个“世界”的物质组成将完全不同于我们所能感知的这个世界———其化学成分和存在的力与我们的世界全然不同。在第五维空间,唯一与我们分享的就是重力。只有重力产生的能量,可以穿梭于两个不同的“世界”。
科学家们正在努力找出重力以外可以穿梭于两个不同“世界”的其他物质。这样一来,就可以找出存在于
五维空间中的世界,甚至发现时光隧道。不过,蓝道尔认为,人类还没有能力离开赖以生存的这个世界。
验证理论
如果证实了
第五维空间,就可以解决物理界一直以来的一个谜团:与电磁力和其他力相比,重力为什么会如此脆弱?比如,一块小小的磁铁就可以将曲别针吸起来,要知道,磁铁的对手事实上是拥有地心引力的整个星球!
蓝道尔透露说,最快在2011年,她就可以把“第五维空间”从假设变成全新的理论。这是因为,欧洲原子核研究中心(CERN)正在
瑞士和法国的边境地下100多米深处,兴建一台世界规模最大的大型粒子对撞机。
粒子对撞机正式投入使用后,便可观察是不是有粒子消失,进入了人类看不到的“第五维空间”。 届时,一条周长27公里的环形隧道将把两束
质子加速到接近
光速,然后让它们以每秒8亿次的
速率迎面相撞,释放出大量比质子更小的粒子,从而重现宇宙形成时发生大爆炸的情形。如果届时有粒子消失无踪,就可以证实后者进入了人类看不到的“第五度空间”。
离奇增加质量的粒子
早在1919年,波兰人卡卢兹就将爱因斯坦的广义相对论推广到“
五维时空”。之后,另一位科学家克雷恩将其发展而形成了新的Kaluza-Klein理论。蓝道尔教授说,在Kaluza-Klein模型中,存在这样一些粒子,它们的一些物理特性让人们感到很奇怪,比如质量。在这个模型里,这些粒子的质量总是莫名其妙地增加了。这些增加的质量是哪来的呢?
“我们认为,这些质量一定跟额外维度空间中产生的动力有关。”蓝道尔说,“它们依靠额外维度空间中的几何学存在,而这个额外维度空间可能就是看不见的
第五维空间。所以,我们要想寻找第五维空间,其中一种方法就是寻找这样一些粒子。”
电视访谈
关于丽莎.蓝道尔的两个电视访谈节目:
1、【
美国公共广播公司PBS】的知名夜间访谈节目Charlie Rose——“对话哈佛美女教授丽莎·蓝道尔和她的第五维空间”
2、【美国有线卫星公众事务广播电视网C-SPAN】的BOOK TV——“哈佛美女量子物理学家丽莎.蓝道尔额外维度空间”