著名理论物理学家丽莎·兰道尔在11月4日腾讯WE大会演讲中分享了有关额外维度以及暗物质的最新研究与思考，她阐述了物理学家追寻更高维度存在证据的历程，并提出了地球几次生物大灭绝或许离不开暗物质作用的新颖观点。我们根据丽莎·兰道尔的演讲，整理出下文。
下面是丽莎·兰道尔的演讲内容。
本刊记者丨杨心舟
宇宙范围之大超出了我们的可见范围，有观念认为，只要是看不见的东西就不存在。但我们知道，视力是有限的，只能够看到可见波长的东西，即我们日常所见的东西。有一些物质，甚至包括光在内，是不可见的。但我们可以通过工具、方法、技术来观测，比如说红外线望远镜，可以使我们看见无法直接观察的红外光。但还有一些物质是根本不发光的，比如暗物质。还有一些因为“太小”导致我们无法看到，比如说额外维度。
有一些人觉得，看不见是因为这个东西是我们不可及的，比如说太远或者没有看对方向。但最糟糕的借口是什么？是我们没有想去看，觉得不在我们的领域之内，所以我们根本不操这份心。“我希望大家能够想一想，我们能够找寻什么，哪些事情如果我们现在不去观测就有可能错失。”
我们生存于一张二维的膜上
我们对生活的三维世界熟悉不已，左右、上下、前后，即使是物理学的定律也是这样来设计的。但是我想给大家解释一下，也可能存在我们还确实不知道、甚至超过我们能够直接观察到的，三维世界以外的更多维度的世界。我们如何思考这一点呢？
假设我们真的想做的话，我们可以考虑除了投射之外的方法，比如降一个维度。我们可以想象一下，我们是二维生物，生活在一个三维的世界当中，我们将如何观察三维的世界呢。你能够看到的只是切片，就像有东西穿出来穿过去。
比如说你可以想象，这样的一个球体会穿越二维的世界，如果说你是生活在一个平面上，你会看到有一些像盘子一样的东西，开始小后来大然后又小，我们能够用这样的方法，联想到其实是存在一个三维物体的。
还有一种角度能够让我们去思考这个问题，仍然是用降维的方法，比如说投射。但是单一的投射会有误导性，比如大家做过光影游戏，就是直接从物体一个方向照射过去获得影子。这样的单点投射，并不会给到你三维的信息，如果说把多个投射能够结合起来，才具有条件构想出一个三维的物体。
单点投射不能展示完整三维物体
因此三维物体并不是一次性观察到的，而是多次观察然后再整合起来，这样我们可以了解到更高维度的事物。还有一个就是全息影像，一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。
卡鲁扎1999年的时候提出了额外维度，也就是说在爱因斯坦提出《广义相对论》之后，很快他就提出了额外维度的思想。“爱因斯坦的方程可以在任意数量的维度当中都是适用的，他认为额外的维度是我们看不到的，因此它就很特殊，这是一个有趣的思想。”克莱恩他提出了额外维度可能非常非常小，它被卷成了极小的体积，因此宇宙只是一个二维的世界，即可以被卷曲起来了。
在1999年的时候，克莱恩和我就发现了还有一种新的方法去隐藏维度，这种理论是在弦理论基础上衍生出来的，也被称作膜理论。在高维度空间当中存在类似于膜的物体，我们可以生活在一个膜世界当中，在高维度的世界当中，我们所知道所有的事情，其实都被聚集在了一张膜上，这边我们可以看到是一个二维膜的图片。像人、引力甚至太阳、行星都聚在一张二维的膜上。
人、引力甚至太阳、行星都聚在一张二维的膜上。
“通过膜理论，我们有很多有趣的发现。这里可能会有新的方式能够隐藏额外维度，而不只是把它卷起来。”像人、引力甚至太阳、行星都聚在一张二维的膜上，其它的力可能会在一个三维的膜上。
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。这就是我们看不见兰道尔教授假设的第五维空间的原因，因为维度太小了。
必然存在高维度空间
在物理学当中，还有一个所谓大家知道的等级问题，问题就在于引力为什么比其他的力弱那么多。引力看上去可能并不弱，如果你爬山的话就会这么觉得。可你想象一下，一个磁铁能够吸住整个地球，当然也可以吸住一个曲别针，这个时候引力要比磁力看上去弱那么多。
问题就来了，为什么引力这么弱？虽然说理论上有不同的阐述，答案可能来自于平行宇宙，即两张不同的宇宙二维膜。这也是大型强子对撞机想寻找的，在标准模型之下隐藏着什么。
其中之一的可能性，即在弯曲的时空几何中存在两张膜，一张就是我前面所描述的我们所居住的膜，另外一个是引力膜，引力集中于此。
如果我们生活在引力膜上的话会更强，但如果你移到第二张（弱膜）上的话，引力就会有一个急剧的、指数级的下降。这个办法其实可以解决爱因斯坦提出的方程，它其实用到的就是我们说的额外维度的几何，它的弯曲度实在是太高了。我们在离开了引力膜而进入到弱膜的时候，引力急剧下降。因此我们可以解释，为什么在我们所居住的地方，它的引力要比宇宙当中的其他地方低那么多。
现在在欧洲原子研究中心就有这样的大型强子对撞机，在去做这样的研究。他们尝试去寻找克鲁扎-克莱因粒子（K-K粒子），一种能够在额外维度当中运动并携带的粒子。你能够用这样的粒子，通过碰撞产生新的粒子。然后我们就可以把新粒子侦测出来，这一点很有意思。大家经常一讲到额外维度的时候，就会说粒子逃逸到了额外维度当中，但实际上额外维度本身是弯曲的，这才导致了在传感器当中的粒子消失，而没有排出。
追寻看不见的物质
关于额外维度我就想讲这么多，后半部分的时间我想谈一下另外一个我们看不见的世界，大家看到的宇宙大概只有5%的这么一小部分是我们所知的物质。所谓暗的东西，这里包括暗物质，它们就像其他的物质一样，通过引力相互作用，但是它们不能够跟光相互作用。
其实，它的存在并不足为奇，为什么说物质就只限于组成我们的那些物质呢，其实你已经每天都穿越了数以十亿计的暗物质的例子，它的引力如此之弱，没准就在这个地方存在，而我们并不知道它的存在。
宇宙中我们了解甚少的暗物质。
我们把它叫暗物质，但它其实并不暗，我可以说我的夹克是暗的。暗物质其实应该被称为透明物质，它是光线能够穿过的物质，但是它非常的重要，因为赋予了宇宙性状。它的能量比现在我们知道的这些物质多5倍还要多。
在我们的星系当中，星球会旋转，非常地快，这样的一种引力能够去吸住各种各样旋转的物质，使之不逃离出去，其实这里就包括了普通的物质加上其它的一些什么东西，其它的东西就是暗物质了。有一种称作引力透镜的方法能够让我们去看到暗物质，因为暗物质会影响到光的路径。
暗物质影响生物大灭绝？
我们认为暗物质可能有特定的类型，多数的暗物质是没有相互作用的，但是有一些暗物质是有的，我认为它是可以侦测的，也会影响到我们的太阳系甚至可能导致彗星撞击，其中的某一次可能导致了恐龙灭绝。我这种观点主要是基于一个问题，为什么只有普通的物质存在呢？
我们的宇宙当中有那么多的东西来组成，其中也包括我们能够看到的东西，也包括我们看不到的粒子和相互作用，有部分暗物质是带电荷的，也许我们的这些物质跟光的关系，跟暗物质跟光的关系是不一样的，所以我们才看不到它，又或许暗物质跟与其特定类型的光有相互作用，而这种光对于我们是不可见的。
如果说暗物质它能够也有自己的光，它就也会有自己的辐射，因此可能形成类似银河系星盘的一种暗物质盘，它可能会影响到星球的运行。
大家都了解太阳系现在有八大行星，同时也有一些别的东西围绕它，比如说小行星、彗星等等一些长期的彗星，也就是超过两百年的彗星，它们跟太阳之间的引力是比较弱的。“如果有人踢它一下就会将它踢出太阳系，而不是冲向地球，但是我们也知道彗星会撞击地球，上一次大规模的灭绝就是一个像这样的物体撞击地球所导致的。”
彗星撞击地球导致的恐龙大灭绝可能与暗物质有关？
我们的想法是整个太阳系会围绕银河系去运行，比如说2.5亿年运行一圈，这个时候有可能会定期的穿越银河系的星盘，穿越的过程中，可能暗物质比较浓，或者密度比较大，这里可能会有更大的潮汐力，因此会作用于所有的事情。如果太阳系正好穿越银河系星盘的时候，更有可能导致云往外释放东西出去，这样使得这些彗星更有可能向太阳系外，而不是向地球冲过来，这样我们就可以考虑冲撞的影响是什么。
地球上一共有五次大灭绝，大灭绝大概有一半或者2/3的地球物种会消失。它们不只是灭绝，而且它们的子孙后代也无法存活，这可以说是地球生命的重启，6600万年前，出现了白垩纪大灭绝，这样的科学课题能够把很多不同的学科综合起来。
我也不知道暗星盘的概念是否正确，在我们坐而论道的时候，也可以去探寻真相。借此机会能够更多地了解宇宙当中这些奇怪的联系。我们要想了解，就需要开展一些重大的项目，使大家能够从各个方面的科学思想进行结合，从而走向真相。
发表于 2018-11-7 03:14
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