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物理學家理論上認為,除了我們正常的三個維度之外,可能還有更高的維度。

第一條線索出現在1905年,當時愛因斯坦發展了他的狹義相對論。當然,我們所說的尺寸是指長度、寬度和高度。一般來說,當我們談論第四維時,它被認為是時空。但在這裡,物理學家指的是超出正常三個維度的空間維度,而不是平行宇宙,因為這種維度在流行的科幻劇中被誤認為是平行宇宙。

即使在我們的宇宙或其他地方還有其他維度,如果我們去一個包含它們的地方,科學家們也不確定我們是否能體驗到它們。我們的大腦可能無能為力。從數學上來說,我們可以描述第四維度,但我們可能永遠也不會在物質領域經歷它。

即便如此,這並沒有阻止我們尋找更高維度的證據。幫助我們更容易理解它的一個模型是魔方或超立方體。這是一個立方體中的立方體。雖然這是一個有用的比喻,但它實際上並不存在於現實世界中。那麼科學家實際上是如何探測第四維的呢?兩個獨立的研究團隊,一個在美國,一個在歐洲,已經完成了雙重實驗。

這兩個都是2D實驗,暗示了4D世界,利用了一種被稱為量子霍爾效應的現象。霍爾效應是指當你有一種導電材料時,比如說一片金屬或一根電線,你可以讓電流通過。電子朝一個方向移動。在垂直於材料的方向放置一個磁場,通過所謂的洛侖茲力,代替電子向左或向右轉移。

霍爾效應的結果是電子被卡在2D系統中,它們只能朝兩個方向移動,量子霍爾效應發生在量子層面,要麼是當材料處於非常低的溫度,要麼是受到非常強的磁場。

按照數學思維,量子霍爾效應在4D系統中也是可以檢測到的。賓夕法尼亞州立大學的米凱爾·雷奇斯曼教授是美國隊的一員。他認為,“在物理上沒有4D空間系統,但是可以使用這個低維繫統來訪問4D量子霍爾物理,因為高維繫統是用複雜的結構編碼的。”

作為3D物體投射出2D的影子。然後,4D物體應該投射一個三維陰影。通過研究三維物體的陰影來了解4D。因此,我們也可以從4D物體的三維陰影中獲得知識。在這些實驗中,兩個團隊都做了類似的事情。他們用鐳射捕捉到第四維度,兩個團隊的實驗結果都以報告的形式發表在《自然》雜誌上。

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