如果宇宙是超过三维的，那么在更高维度有类似于化学的科学存在吗？在那个维度的化学是怎样的？
2024-11-19 阅读 80
更新于 2024年11月21日
答案是一定没有。这是一个理论力学中很经典的问题，不知道为什么一直没多少人科普这方面内容，是因为太基础了，还是太古老了？
详情可以查看我的系列文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/706943693
首先明确我们说的维度是什么维度：指的是宏观的空间维度；我们不讨论未经证实的弦理论的卷曲维度；时间维度默认为一维（更高时间维度会导致容易产生闭合类时曲线）
（图源维基百科词条spacetime）
原子、分子和一部分阴阳离子是什么：是由正负电荷粒子(通过库仑力)形成的束缚态二体系统或束缚态多体系统。氢原子，类氢离子，双星系统就是二体系统
多体问题不太容易研究，因为无法直接分离变量；但是二体问题还是比较容易的；提问者也没必要打上弦理论或者超弦理论的tag了，二体系统的稳定性用300年前的经典力学足够判断了
具体来讲是这样的：以质心坐标系为参考系，对二体系统进行运动分解和能量分解，分解为二体相对质心径向运动的动能，二体系统绕质心旋转的旋转能，和二体的相互作用势能
二体的相互作用是幂函数形式的有心力；这一点用经典场论中的高斯定理就能理解：
三个空间维度，点电荷之间的库仑力，以及万有引力是与距离的平方成反比；对距离r积分，势能是与距离反比
同样道理，四维空间，立方反比力，势能是平方反比
二维空间，一次方反比力，势能是对数函数形式
此外，有心力的性质导致体系轨道角动量守恒；在轨道角动量守恒前提下，很容易推出旋转动能与二体系统中两个物体距离的平方成反比（和势能一样，都成为距离r的函数了）
为了研究物体的径向运动，或者径向坐标对时间的稳定性：我们定义一个非常有用的概念，有效势能，等于势能+旋转动能，是距离r的函数
用简单的求导、画函数图像等方法就能证明/观察到：
在万有引力或库仑引力束缚下的二体系统
低于四维时，有效势能函数是一个势阱，也就是山谷型的，因此二体系统稳定，质点近似下，不会碰撞到r=0，也不容易逃逸到无穷远
高于四维时，有效势能是个势垒，像山峰一样的，山峰上的物体微扰稳定性差，轻轻一戳就会二体碰撞，或者逃逸到无穷远
等于四维时，有效势能函数单调，同样容易导致碰撞或者逃到无穷远，无法形成稳定的束缚态
小于等于二维时，r→+♾️时二体系统势能不收敛；这样的宇宙在万有引力下卷曲到一起，也没啥意思
考虑维度D取整数，低于3个空间维，势能无法表现出渐进平直行为；高于三个空间维，二体系统（例如氢原子，类氢离子）又不稳定，多体系统（其它原子分子离子）只会更不稳定
结论是只有三个空间维的宇宙有我们熟知的化学
你可能会问氢原子这种量子二体系统能不能用上述经典力学的结论判断；答案是你根据位力定理，同样能很容易判断出高维空间没有稳定的氢原子的
关于四维空间的详细细节请看我的文章和专栏：https://zhuanlan.zhihu.com/p/706943693
另外再看看维基百科是怎么评价别的时间和空间维度的宇宙的：和我说的结论一样，但是还有别的理由
我们的宇宙，从空间角度说，就是三维的，即使是在100亿光年远的地方也同样是三维的。
弦理论认为我们的宇宙是11维的，但是其他维度蜷缩在量子尺度下，根本无法释放，所以对于我们的宏观三维空间来说意义不大。
你平常听说的四维空间宇宙五维空间宇宙指的是另一个宇宙，我们这宇宙之外的另一个宇宙，那就太扯了，纯粹的想象，科幻科幻，有很大幻想的成分。幻想不是科学理论，缺乏依据，不要当真。至于那个世界的化学是怎样的物理是怎样的，还有必要讨论么
三维本质上就是相对论，是借助的数学工具而已，所以超过三维本身就是完成于数学认知形态上的关系，那么结下来的工作或问题，就是对应实际操作面的工作状态，也就对应技术层面的问题，所以更高维的本身是一个整体，是一个过程，而非高维之后还是高维！
那么当知识进入一种循环无度的过程，那么这样的知识只是知识，知识无用论，知识只能做为装饰品，也就不足为怪了。
所以知识，只是做为认知的回归，不是不可触碰的真理，如果理解是错误的，认知是错误的，那么知识也是错误的，为什么？因为定义如此，内涵就是如此，之后便是所有普遍形态里的共性常识，于是常识成为绝对真理，探寻成为玄学，这样常识与知识就无法调和了。
佩服。化学跨越空间维度去看，分为丝离化学，寄晶化学，礼诉化学等。如果给化学分系，起码视其极渡之礼，分成四大派系。犊蓄系，司灵系，客瑟系，迷丁系。供参看。
看怎么定义化学。如果说分子作用为化学，那么超三维的分子是什么？作用又是什么？
如果人是分子，人的思想传播或相互影响是化学反应。爱情，友情，亲情，宗教，道家思想，人与智能机器等又是什么样的化学反应。
