为什么空间是三维的？空间维度的转换只是条件

空间为什么是三维的?而不是二维、四维或五维等其他维度的?这些问题从古希腊时代开始就一直困扰着各种物理学家和科学家。时空总体上是四维的,或者可以说是3+1维时间是第四维。众所周知,时间维度与热力学第二定律有关:时间是有方向的(向前),因为熵(一种衡量系统无秩序程度的单位)在一个封闭的系统(如宇宙)中从来不会减少。

研究者发现热力学第二定律可以解释空间是三维的原因。一些科学家和哲学家证明,时空3+1维的自然选择能够维持生物的生命、时空的稳定性以及复杂性。来自墨西哥国立理工学院、西班牙萨拉曼卡大学,也是该文章作者之一的Julian Gonzalez-Ayala说,通过搭建宇宙维度的物理模型,我们用合适的时空场景进行了推演。这是我们工作最具深远影响的一步,也是三维第一次作为衡量宇宙空间的最佳物理量。

科学家认为空间是三维的理由来自于一种叫做亥姆霍兹自由能密度的热力学参数。在充满辐射的宇宙空间里,这个密度好比一种存在于所有空间维度的压力,压力大小取决于该空间的温度和尺寸。

研究者发现,宇宙在大爆炸之后逐渐冷却,亥姆霍兹自由能密度在大爆炸1秒后的极高温度下达到第一个峰值,此时的空间维度大约是三维。