空間幾何在物理學中發揮的核心作用可能比我們想像的更重要。時空不僅僅充當力作用的背景，還可能負責構成宇宙的力和粒子。
新的理論工作表明，自然的基本行為可能直接源於時空結構，這表明幾何學是物理相互作用的共同起源。
隱藏維度和七維幾何
在發表於的一篇論文中 核物理B物理學家理查德·平卡克（Richard Pincak）和合作者探索物質和力的屬性是否可以從日常空間之外看不見的維度的幾何學中推導出來。
他們的研究提出宇宙包含無法直接觀察到的額外維度。這些維度可以被壓縮並折疊成複雜的七維形狀，稱為 G’s2– 多重 到目前為止，這種幾何結構通常被認為是固定不變的。相反，這項新研究著眼於當這些形狀通過稱為 G 的數學過程隨時間演變時會發生什麼。2-Ricci flow，逐漸改變其內部幾何形狀。
轉換幾何和穩定結構
“就像在有機系統中一樣，比如 DNA 的扭曲或氨基酸的臂，這些超維度結構可以有扭轉，一種自發的扭曲，”Pincak 解釋道。這種扭轉在幾何體本身內引入了內置旋轉。
當研究人員模擬這些扭曲形狀如何隨時間變化時，他們發現幾何形狀可以自然地形成穩定的模式，稱為孤子。 “當我們讓它們隨著時間的推移而進化時，我們發現它們可以將自己配置成穩定的配置。這些孤子可以為自發對稱性破缺等現象提供純粹的幾何解釋。”
重新思考彌撒的起源
在粒子物理學的標準模型中，質量是通過與希格斯場的相互作用產生的，希格斯場賦予 W 和 Z 玻色子等粒子重量。新理論提出了另一種可能性。質量不是基於單獨的場，而是由無量綱幾何本身的扭轉產生。
平卡克說：“在我們的圖像中，物質是由幾何形狀本身的阻力產生的，而不是由外部場產生的。”在這種觀點中，質量反映了時空如何對其內部結構做出反應，而不是附加物理成分的影響。
宇宙膨脹和可能的新粒子
研究人員還將幾何扭轉與大尺度時空曲率聯繫起來。這種關係可能有助於解釋與宇宙加速膨脹相關的正宇宙學常數。
除了這些宇宙學意義之外，研究小組還推測存在一種以前未知的與扭轉相關的粒子，他們稱之為“托斯通”。如果是真的，可以在未來的實驗中檢測到。
擴展愛因斯坦的幾何視野
這項工作的更廣泛目標是進一步推動愛因斯坦的想法。如果引力源自幾何學，作者會問是否所有基本力都可能具有相同的起源。正如平卡克所說，“大自然往往更喜歡簡單的解決方案。也許 W 和 Z 玻色子的質量不是來自著名的希格斯場，而是直接來自七維空間的幾何形狀。”
文章發表在期刊上 核物理B。
該研究得到了項目 R3 No.09I03-03-V04-00356 的支持。
