卡魯扎-克萊因模型

介紹

卡魯扎-克萊因模型是將引力和電磁力統一起來的五維模型。1919年由德國的西奧多·卡魯扎(Theodor Kaluza)首先提出，1926年瑞典物理學家奧斯卡·克萊因(Oskar Klein)考慮量子理論的要求而加以改進（卡魯扎和克萊因從未在一起工作）。這個模型可視為用四維時空描述引力的愛因斯坦廣義相對論方程式的五維等價物，它給出的不僅僅是描述引力的愛因斯坦方程式，而且還有描述電磁輻射的詹姆斯.克拉克.麥克斯韋方程式。電磁力表現為“第五維度的漣漪”。然而第五維度在哪裡呢？

解釋

標準解釋是，第五維度因“緊緻化”而隱藏不見。這可比擬為一根水龍軟管。軟管有片狀的二維物質製成，在第三維中卷繞成圓形，但它從遠處看來卻像一根一維的線。時空中的每個點可以描述成由卷繞起來的五維時空中的螺環所構成，因而看起來像是四維的——條件是“卷繞”的尺度應遠小於一個原子核直徑。
隨著作用於原子核內部的兩種力的發現，和涉及多維度的大統一理論的進展，Kaluza-Klein模型已經套用於任何考慮多維度並要求緊緻化的大統一模式。