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“最美丽的”数学结构首次出现在实验室中

发布时间:2017-10-19 09:03:08来源:未知点击:

作者:David Shiga在现实世界中,在异域晶体的实验室实验中首次瞥见了与弦理论相关的复杂数学对称形式数学家在19世纪晚期发现了一种复杂的248维对称性,称为E8结构中的尺寸不一定是空间的,就像我们所居住的三个维度一样,但它们对应于数学自由度,其中每个维度代表不同的变量在20世纪70年代,对称形式出现在与弦理论相关的计算中,弦理论是“万物理论”的候选者,可以解释宇宙中的所有力量但弦理论仍在等待实验证明该结构也是2007年由冲浪物理学家加勒特利斯提出的另一个提出的理论的基础,他将E8称为“也许是数学中最美丽的结构”现在,物理学家已经在一个非常不同的领域中检测到E8的特征 - 在超冷晶体上进行实验牛津大学的Radu Coldea和他的同事将由钴和铌制成的晶体冷却至绝对零度以上0.04°C晶体中的原子排列成长而平行的链由于称为自旋的量子特性,附着在原子链上的电子就像微小的条状磁铁一样,每个磁铁只能指向上方或下方当实验者使用垂直于这些电子“磁体”方向的强大5.5特斯拉磁场时,发生了奇怪的事情模式在链中的电子自旋中自发出现 - 在具有三个电子的简化示例中,自旋可以向上或向下读取,以及其他可能性每种不同的模式具有与之相关的不同能量这些不同能级的比率表明电子自旋是根据E8对称性的数学关系排序的 Alexander Zamolodchikov目前在新泽西州皮斯卡塔韦的罗格斯大学,他在1989年指出,这种系统的理论预测能量符合E8对称性的预期但其根本原因仍然是神秘的纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室的Robert Konik没有参与这项实验,他说,这样一个简单的系统 - 基本上由一维磁铁链组成 - 应该显示出如此复杂的对称性,这是令人惊讶的 “只是看看系统,你不一定会发现它会发生,”他对“新科学家”说他补充说,看到这种颇具异国情调的数学作品出现在现实世界中,这是“非凡的”虽然E8确实出现在弦理论计算中,但观察磁性晶体实验中的对称性并没有为弦理论本身提供任何证据,Konik说 “你在这个旋转链中看到这种特殊的对称性的事实并没有说明弦理论本身,”他说 “在某种意义上,这种对称性的存在与任何[特定的]物理现象是分开的”出于同样的原因,实验也没有为Lis​​i所提出的所有理论提供支持,这是基于E8的,他补充道期刊参考:科学(DOI: