生命能否在二维中存在？科学家突破了物理限制 _科学家

【生命能否在二维中存在？科学家突破了物理限制】

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1884 年，一位英国学校的老师 Edwin Abbott 写了一个很棒的故事，讲述了生活在一个叫做平地的二维世界中的几何形状的生物。除了作为社会评论外，它还从有知觉的二维生物的角度审视了生活会是什么样子。这是一个有趣的概念，这种生物生活在二维空间的想法一直是科幻小说的范畴。但从科学角度来说，理论会允许吗？让我们先看看更高维度的情况。
更高维度我们没有看到四个或五个大空间维度的一个原因是，生命不能存在于三个以上的大维度中。为什么呢？因为围绕恒星的稳定椭圆轨道不可能超过三个维度，添加的维度越多，引力就越弱。例如，在四个空间维度中，引力随距离的倒数立方而变化，而不是距离的平方。结果，即使是很小的扰动（例如其他行星的引力），也会使绕太阳运行的地球要么朝向太阳中心，要么螺旋形远离太阳。没有稳定椭圆轨道意味着没有太阳系，也可能没有生命。因此，生命大概不可能存在。

另一个很好的理由是，使用 LIGO 检测到的引力波的最新数据表明不存在更高维度，因为如果存在更高维度，我们预计会看到一些引力泄漏到这些其他维度中。这表现在它到达地球的时间，但我们没有看到这种减弱。因此，如果存在更多的维度，它们就存在于非常小的尺度上，在普朗克长度的尺度上，弦理论的微小弦可以在其中振动。你可能会问：“为什么生命不能在这些小尺度上存在？” 这些尺度是如此之小，以至于连原子都无法适应这些尺度。如果一个原子是地球的大小，这些尺寸甚至比瓢虫还要小！

二维生物但是二维呢？为什么生命不能存在于二维？与更高维度不同，我们确定确实存在两个空间维度。大多数科学家认为二维生命是不可能的，但有科学家发现，二维生命存在的障碍并非不可逾越。

有两个主要论据反对二维生命的可能性。首先，根据广义相对论，引力需要三个空间维度和一个时间维度。换句话说，没有足够的自由度让空间在二维中弯曲。其次，科学家们认为，每个神经元需要数百个连接的复杂大脑的神经网络，无法在二维上形成足够的连接，因为与三维相比，连接的数量在物理上是有限的。

如何破解这些问题？让我们从引力问题开始。在二维中，时空如何弯曲并没有足够的自由度，这意味着二维世界并不存在引力。这似乎提出了与四个维度相同的无轨道问题。但是没有什么能迫使引力只能由广义相对论来定义，可能存在其他自由度，例如简单的标量场，它将允许围绕点源的稳定轨道，它实际上等同于二维弯曲。
其余的物理呢？标准模型中的其他三种基本力——强力、弱力和电磁力是否仍然存在？二维不会是限制因素，因为二维为各个方程的工作提供了足够的自由度。例如，二维原子可能存在，因为在原子核中存在将质子和中子结合在一起的强核力。电子可以围绕原子核运行，因为电磁力也应该存在。此外，原则上，希格斯场是没有问题的。有趣的是，希格斯场和弱核力可能不是生命存在所必需的，只有大约2%的原子质量来自希格斯场。几乎所有原子的质量，以及大概宇宙的大部分质量，都来自原子核中存在的能量。
二维世界可能拥有的神经元连接的限制，生命的复杂性又如何呢？科学家在一系列平面2维图中表明，可以与节点建立连接，从而使它们表现出复杂的通信网络。它们不会具有三维大脑的复杂性，但如果它们的大脑更大，它们可以接近这个复杂性。

生命能否在二维中存在？科学家突破了物理限制

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