为什么科学家说宇宙是11维的？我们怎么感觉不出来呢？

我们对于周围的世界，早已经习惯于三维的空间这种感觉了，如果加上时间，这个时空的“四维时空”，已经深深地印刻在我们的思维和感知中。不过，我们中的很多人，或许都听说过十一维宇宙的说法，相信大家对这一提法都“朦胧中不知所云”，毕竟以我们的视角，连四维空间都很难想象，何况是十一维呢。那么，这种提法到底表达的是什么概念？如果是准确的话，我们为什么一点都感觉不出来呢？

三维世界

说到三维世界，我们肯定最熟悉不过了。如果让我们来描述一个三维的物体或者空间，我们肯定会首先描述它的长、宽、高，或者在坐标系中描述出它所处的X、Y、Z坐标值，这些描述使得三维物体或者空间，一下子有了形象的概念，从而很容易在我们的想象中确立起它的边界和大小。

作为处在三维空间中的物体，由于无时无刻不在发生着运动（相对运动），那么无论是在感知中，还是在物理体系中，都会赋予它一定的时间存在标志，那就是加入一个时间的维度，使其拥有着随着运动过程所带来的状态改变。因此，三维+时间＝四维时空，不但成为我认知周围世界的标准和尺度，同时也是各种物理理论所默认的支撑载体。

大家在学习牛顿力学、电磁学、爱因斯坦相对论、热力学等等物理知识时，估计都会有一个感觉，那就是对于这些现象所处的维度环境根本没有什么要求，而是通用性的，比如在二维平面或者三维空间里，计算出的结果都是相同的，如果拓展到更高的维度，那么结果也会一样。

直到“超弦理论”的出现，将原有物理体系中对维度不加限制的情况打破了，提出宇宙中必须要有一个特定的维度，否则就会出现大问题。

“弦”理论

超弦理论来源于“弦理论”。弦理论的一个基本观点，就是将自然界中的基本单元，看成并非是由电子、光子、中微子等之类的点状粒子，而是很细很细的线状“弦”，这种“弦”的不同振动、不同运动会产生不同类型的点状粒子，从而给成了我们现实的世界。

科学家们之所以会提出“弦理论”，其中一个重要原因就是想借之来统一广义相对论和量子力学，同时也借之统一宇宙中的四种基本作用力（强核力、弱核力、引力和电磁力），这种假设出来的理论，可以很好地完成当今物理学领域最大的难题－大统一问题。不过，这种理论仍然存在较多的问题，需要做相当多的工作，来对假设条件进行优化和完善。

按照弦理论的相关描述，科学家们一开始也认为，该理论也与之前的力学、电磁学等理论一样，对不同的维度也具有普适性，不过在应用弦理论来解释和计算三维空间中的物理现象时，发现有的计算结果超出了三维下物理量的阈值极限，比如计算一种现象的发生概率时，有时会出现大于1的情况，有时也会出现负数的数值，这已经远远超出了我们的认知，在三维中根本是不可能的，问题出在哪里了？难道弦理论是错误的吗？

事实不是这样的，弦理论没有出现问题，错就错在维度的数值上出现了偏差，因为在计算中科学家想当然地将维度默认为三维。后来，有科学家提出了一个大胆的方案，就是将弦理论放到一个更多的维度中去计算，结果发现，当设定的宇宙维度值为25维的时候，计算出的概率值正好处于0和1之间。

所以，按照“弦理论”的模拟试错反推的结果，宇宙空间是25维的，后来随着弦理论的发展和演化，这个维度最终计算出来的结果随着发生了变化。

25维是怎么来的？

科学家们是利用光子的静止质量为零这个得到科学界公认的定理，来应用弦理论反推出宇宙的维度的。简单地说，在量子力学中，时空内无时无刻、无处不充满着量子涨落现象，我们应用不确定性原理，对物体的最低能量进行探索，发现物体最低的“量子涨落能量”并不为0，同理“弦”的最低能量为不为零。而“弦”的整体能量是这个最低能量加上弦振动的能量，既然光子是由“弦”的振动所产生，那么光子的静止整体能量必须是零。

为了解决这一矛盾，科学家们继续研究，发现光子的整体能量，即最低能量和振动能量之和E，与2+（D-1）×（1+2+3+4+5+……）成正比（D代表着维度）。如果仅看这个公式，乍一看无法求解，但是别忘了有一个神奇的公式－欧拉公式：1+2+3+4+5+……=-1/12，即无穷个正整数相加，结果是－1/12，不可思议吧，这里就不列举推导过程了，有兴趣的朋友可以搜索查一查。

那么，我们根据欧拉公式反过来推导一下，要想使E＝0，那么D的数值就必须是25，于是通过弦理论计算出宇宙的维度是25维。

弦理论的升级

经过不断地修正和改进，物理学家们把超对称性这个概念，加入到了弦理论中，于是产生了“超对称弦理论”，简称“超弦理论”，其中“超”字的含义就是指超对称性。

这种拓展的结果，使得弦的振动，不但在原有的D个维度上进行，还会在超空间的格拉斯曼数坐标的方向上振动，于是在“超弦理论”模式下，上述推导光子整体能量为0的公式，就演化成了E与2+3×（D-1）×（1+2+3+4+5+……）成正比，将后面连续正整数和为－1/12代入，我们得出D的新值为9。

在这种9维空间中，科学家们发现了5种不一样的“超弦理论”，为了探求这5种理论哪个是正确的、哪些是错误的，科学家爱德·威滕继续为之不断奋斗，结果不但没有发现5种理论的任何漏洞，而且它们都共同指向了一个共同的理论，这说明这5种理论也是统一的，只是这个终极理论的5个“分身”而已。

然而，到目前为止，科学家们也没有找到这个大统一理论的“集大成者”，于是发现这其中隐藏奥秘关联的爱德·威滕，将这种理论称为拥有“神秘、魔法”性质的理论，于是取英文单词的共同首字母－M，将其命名为M理论。

由于M理论是基于9维空间更高一层的维度实现的，所以M理论的空间维度也就是10维，如果再加上时间这个维度，那么我们宇宙的维度就刚好是11维。

为什么我们感觉不到11维时空？

如果想要回答这个问题，难度是很大的，因为我们压根就不知道M理论是什么，也不知道11维时空的具体含义和表象。不过，按照超弦理论的解释，我们或许能够得到一些安慰。

超弦理论指出，宇宙虽然由11维时空所构成，但除了时间维度以及我们能够感知的三个维度外，其余的7个维度，都在很小的空间中蜷缩了起来，言外之意就是，虽然存在，但是我们就是看不到。

这就像我们观察一根木棍一样，在很近的距离，我们可以看到它是一个三维的圆柱，如果再远一点，我们只能看到一个具有长度和宽度的二维图像，如果距离达到一定程度，我们只能看到一条线，它在我们的感知中就变成了一维的物体。宇宙的其它维度，道理应该是一样的。