为什么说宇宙是十一维的？如果只有四维，科学家就玩不下去了！

理论物理学是一个迷人而有趣的领域。虽然大多数人对这个领域知之甚少，但它的很多先进概念已经在流行文化中出现，比如科幻烧脑电影的内核。到“量子”、“时间旅行”、“反物质”和“多元宇宙”的概念。但理论物理学中一些更高级的概念听起来更像哲学而不是科学，甚至模糊了科学与神学之间的界限。

这里不得不提一下“维度”这个概念。相对论说我们生活在四维空间里，但有科学家说“宇宙是十一维的”。我们的宇宙有多少维度？是否有额外的维度，它们如何影响我们的现实？

只有四个维度（3维空间+1维时间）？科学家玩不起了！

我们所知道的世界具有三个空间维度——长、宽、深，分别对应数学中的X、Y、Z轴。然而，科学家们坚持认为，要理解自然规律，必须包括一个“第四维度”，即时间（T）。没有这个坐标，就无法正确测量宇宙中物体的位置、速度和加速度。仅根据三个空间坐标知道对象的位置是不够的，您还需要知道对象的位置和时间。

除了这四个维度之外，理论物理学家还提出了一个令人费解的可能性，即还有更多的维度——额外维度。额外维度的原因与两个非常有趣的研究领域有关：量子力学和广义相对论。

经过数千年的自然研究和支配自然的法则，科学家们确定四种基本力（电磁力、弱力、强力和引力）支配着所有的物质-能量相互作用。前三种力属于量子力学领域，它描述了能量和物质在原子和亚原子水平上的行为；而广义相对论描述了物质、能量和时空在重力存在的情况下如何在更大的尺度上表现。

如果在100多年前用牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的方程式进行计算，无论在哪个维度进行计算，都可以得到正确的结果。毕竟他们的公式里没有维度变量。但随着量子力学和广义相对论的出现，科学家们不得不同时使用两者来研究物理学。如果将两者分开研究，就没有问题；如果把它们结合起来研究，概率可以为负，也可以大于1。于是额外的维度出现了——超弦理论诞生了。

宇宙有多少维度？

其实，建立引力和电磁统一场论的尝试可以追溯到德国物理学家西奥多·卡鲁扎（TheodorKaluza）。他在1921年发表了一篇论文，提出对爱因斯坦引力场方程的扩展解释。该理论基于五维宇宙的概念，其中包括超出通常的空间和时间四个维度的维度。

1926年，瑞典理论物理学家OskarKlein对Kaluza的五维理论给出了量子解释。在克莱恩的推论中，第五维度是卷曲的、微观的，可以是一个半径为10-30平方厘米的圆。从数字尺度上看，这是比原子还小20多个数量级的东西，用今天的技术也无法观测到。

但Kaluza和Klein的理论导致了弦理论(ST)，弦理论于1960年代首次提出。到1990年代，出现了多种解释，包括超弦理论、圈量子引力、M理论和超引力。这些理论中的每一个都需要存在“额外维度”、“超空间”或类似的东西。

后来，科学家们在弦理论的基础上“充电”，成为超弦理论，认为有10个时空维度。其中包括四个对我们来说显而易见的维度（长度、宽度、深度、时间）和其他六个不明显的维度。

第五维度：（平行世界）

第五维度包含宇宙中发生的所有事件的所有可能结果。假设在我们的世界中，恐龙已经灭绝，现在想象一个恐龙仍然存在的相同世界。

第六维度：（平行/多元宇宙）

在这个维度中，我们可以看到一个平面，其中这些可能的世界（可能的地球）以相同的初始条件（即大爆炸）开始。理论上，如果能掌握第五、第六维度，就可以穿越时空，或者去往不同的未来。

第七维：（具有不同初始条件的平行/多重宇宙）

我们可以看到这个具有不同初始条件的可能世界/宇宙的平面。例如，一个世界可能在我们的观测参照物（大爆炸）之前就已形成，而另一个世界可能刚刚形成。在这里，一切都和刚开始不一样了。

第八维度：（无限宇宙）

这个维度展示了各个宇宙的所有过去和未来，这个维度可以无限延伸。

第九维：（具有不同物理定律的平行/无限宇宙）

在这个维度中，我们可以比较所有可能的宇宙历史，从所有不同的可能物理定律和初始条件开始。

第十维度：

在这个最终维度中，定义了一切可能和想象的事物。除此之外，我们凡人无法想象。

然而，基于超弦理论，科学家提出了5种不同的理论。谁对谁错？后来，美国数学物理学家爱德华·威滕将超弦理论的各种兼容形式统一起来，形成了“M理论”：假设有11个维度——10个空间和1个时间。ps：11维度的原因是因为超过11（条件变得不稳定），粒子自然会坍缩回10或11维度。

一方面，M理论预言了引力子的存在，这与整个弦理论是一致的，为量子引力提供了解释。它还预测了一种类似于黑洞蒸发的现象，其中黑洞会发出“霍金辐射”并随着时间的推移失去质量。

但到目前为止，还没有实验证据表明存在“额外维度”、“超空间”或任何超出我们所能感知的四个维度的东西。

为什么我们能“看到”其他维度？

如果有11个维度，我们为什么不体验它们或检测它们？科学家认为有两种可能：一是我们对物理学的理解是错误的，但大型强子对撞机（LHC）的实验已经证实了第五维度的存在；另一个是我们体验到超越第四维度的时空维度是如此微小和短暂，以至于我们目前无法检测到它们。

科学家认为，如果两个质子以足够高的速度碰撞在一起，它们将有能力形成一个微小的黑洞，该黑洞在消失前只存在几分之一秒。某些维度本质上是有限的或暂时的。打个比方：当泡沫开始膨胀时，如果你站在它附近，你是看不到它的。如果它从下面击中你，你的脚在你的头脑知道之前就不存在了。

对于天体物理学家和理论物理学家来说，额外维度很小的想法解释了为什么宇宙在诞生数十亿年后仍然存在。如果这些维度更大，它们将容纳足够的物质来引发引力坍缩和黑洞的形成（这将吞噬宇宙的其余部分）。

宇宙在138亿年后仍然存在，没有任何破裂的迹象，表明该理论是正确的。或者，物理定律在这些额外维度中的作用可能不同。无论如何，我们如何观察和研究它们仍然是一个悬而未决的问题。

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