科学家连四维都没有弄明白，为何说宇宙是十一维度的？

科学家们之所以如此热衷于寻找传说中的十一维，其实原因很简单，就是为了找到最终的万物理论，也就是大统一理论。

现代物理学有两大基石，量子力学和相对论，分别统治着微观世界和宏观世界。微观与宏观并不存在明显的分界线，并非泾渭分明，因此两大理论不应该有什么矛盾的地方。

但是，当物理学家们试图统一量子力学和相对论时，却遇到了难题，以至于一百多年过去了，仍旧没能统一两大理论。

毫无疑问，如果谁能最终统一量子力学和相对论，不仅能获得诺贝尔物理学奖，而且势必会成为人类历史上含金量最高的诺贝尔奖。这也是为什么科学家们对高维概念如此“趋之若鹜”的原因所在。

让我们先从爱因斯坦提出的四维时空说起。

爱因斯坦是第一个把高维用在物理学上的科学家，他把时间作为第四维度，利用黎曼的度规张量，统一了时间和空间，质量和能量，也建立起来两者之间的联系。

在爱因斯坦看来，时间和空间是有机的整体，两者不可分割，我们不可能抛开时间维度单独谈论空间维度，那是没有意义的。时间和空间必须同时存在。

而且，时间作为第四个维度，本质上与空间维度并没有什么区别，都是真实存在的维度。很多人总是会下意识地认为时间维度太缥缈了，甚至认为时间维度不存在，但其实仔细想想，空间维度一样缥缈。

而爱因斯坦恰恰利用时间这个多出来的第四个维度，统一了在三维空间里看似无法统一的东西，比如刚才所讲的时间和空间，质量和能量。

接下来是更高的五维思想。

在爱因斯坦提出广义相对论之后，就开始着手统一电磁力和引力，朝着统一场论的方向努力。但当时的爱因斯坦几乎一筹莫展，不知道该如何着手。这时数学家卡鲁扎站了出来，非常大胆地提出了五维理论，统一了相对论和电磁学。

卡鲁扎的大胆想法彻底震惊了爱因斯坦。后来经过克莱因等后人的不断完善，最终发展为卡鲁扎-克莱因理论，一个高维空间理论。

该理论统治了引力和电磁力，就是因为第五个维度的存在。

科学家们发现，在低维度里很难解释的难题，或许需要非常复杂的数学和物理过程才能解释的难题，利用高维思想就变得简单多了，高维空间给人们的感觉如此简洁，如此优美。

但是，高维思想也有致命的缺陷，很难通过实验检验。这也是为什么随着量子力学的崛起，物理学家们一度暂时放弃了高维的思想。

但是，在量子力学高速发展了几十年之后，逐渐显得有些后劲不足。尤其是在粒子标准模型提出之后，虽然把微观粒子进行了很好地分类，到哪一直不能解释引力和引力子，还有更神奇的暗物质等。

思来想去之后，物理学家们又想起了高维理论，既然很多物理学难题利用高维思想就会变得很简单，那么引力子和暗物质等概念能否用高维思想去解释呢？

之后我们见证了弦理论的横空出世，在多达26个维度的理论中，统一了量子力学和相对论。

之后，弦理论经过不断发展，又发展出了超弦理论和M理论。

超弦理论是弦理论的简化版，引入了粒子的超对称，把26个维度降低到了10维度。所谓的“超对称”指的就是粒子在高维空间里才能表现出来的对称性。超弦理论之后又发展出了5个不同的版本，还有一个超引力理论。

而高维理论中的高维空间，都卷缩在普朗克尺度以下，很难被我们观察到。不过也有由于技术手段等原因，超弦理论同样无法在实验中检验，也造成了很多学者对超弦理论比较抗拒。

除了超弦理论之外，还有M理论。

物理学家在超弦理论的基础上，增加了一个空间维度，也统一了之前拥有五个不同版本的超弦理论。

增加的这一个维度很特别，并不是普通的维度，不是卷缩在很小的空间，而是一个很大的维度。

最终，M理论成为了弦理论的终极版本，告诉我们宇宙有11个维度。而多出来的这一个特殊的维度，把原来物质的基础“弦”改成了“膜”，因此M理论也叫膜理论。人们直接观测所及的好似无边的宇宙，其实只是高维时空中的一个四维超曲面，就像薄薄的一层膜，而我们的世界就被困在这个膜里。

总结

通过高维理论的发展过程，可以看出，物理学家们之所以对高维理论如此执着，关键就在于高维会让大自然规律变得更简单，更优美，而物理学家们认为大自然本应该就是简洁优美的！