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1 # 瀟軒
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2 # 口藝人vlog
真有,在粒子的內部空間。
所謂內部空間,當然是相對於我們生活的外部空間來說的,但是內部-外部之間不一定會有一個象足球的內外部那樣明確的分界,內部空間更主要的是指沒有準入性和可逃逸性。提高探測粒子的能量可帶來一定的准入性(通俗的說法是高能粒子打入被探測粒子的內部,但是這個比喻真心不好)。
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對一個二維空間內的長程力來說,力是與距離成反比的,可寫為 F=\frac{g\alpha_1 \alpha_2 }{r} ,其中 g 為耦合常數, \alpha_i 為荷。積分即可得勢函式,它是與距離成對數關係的 V=gln(r) 。據此可知,距離勢源越遠,勢能越大,以距離的對數值緩慢增長,在無窮遠處勢能是無窮大。
無窮遠處勢能無窮大,意味著一個粒子要從勢場中逃逸,需要無窮大的速度,即不可逃逸。若兩個粒子發生這樣的相互作用,那麼它們是不可分離的。有沒有感覺跟所謂夸克的性質很像啊?
真正能使得這種二維內部空間在三維空間中穩定存在,而場不溢位到第三維的因素,是那個叫耦合常數的東西。就是上面的 g 了(隨手寫的符號)。電磁力是三維空間中的力,它的耦合常數是又叫精細結構常數,約等於1/137,至今沒有人能解釋它是怎麼起源的。
關於這個精細結構常數有很長的故事,著名物理學家費曼叫它“上帝魔數”,解釋它的起源被認為是物理學中一顆“CROWN上的明珠”。有些悲觀的人認為它是不可解釋的,而另一些理論認為它是隨機產生的。 Griffiths 甚至在他的量子力學教材中斷言:誰能解釋這個上帝魔數,將是有史以來最鐵定會獲得諾貝爾獎的人。
在上面所提到的二維場上的耦合常數 g 也跟精細結構常數有關,甚至可以說,它的“一部分”就是精細結構常數。
二維生物
在3維空間,物理系統都是有厚度的,比如石墨烯,雖然說是2維材料,但它其實也是有厚度的。因為石墨烯就是單層碳原子,碳原子是有厚度的。因此,真正的2維材料是不存在的。
你說的2維空間不能存在,這個觀點則是錯的。因為空間是抽象的,我可以舉一個例子你就明白了。比如一個籃球的表面,就是一個2維空間。只要籃球存在,籃球的表面就一定存在,所以2維空間是可以存在的。
在上面的回答中,我其實講了2個事情,一個是物理上的2維材料,另外一個是數學上的2維空間。它們是不相同的。
很多人不太能區分物理與數學的區別,其實數學是非常理想化的,因此在數學上可以存在很多東西,但在物理上實現不了。不過,真正的大師是可以用物理來解決數學難題的,比如阿基米德可以用槓桿來解釋球的體積公式,比如威騰可以用量子場論來解釋流形的拓撲。
2維的物理系統非常有趣,2維曲面有一個最重要的性質叫做共形平坦,有興趣你可以去了解一下。