宇宙深处是否潜藏着未知维度的秘密？

1919年，物理学家西奥多·卡卢扎假设额外维度可能会解决一些悬而未决的物理问题。尽管我们尚未找到任何证据表明存在超出我们正常四维时空的事物，但仍有很多有趣的选项值得我们去探索。

现代物理学面临的最大难题之一是“层级问题”。简单来说，引力太弱了。它比其他任何基本力弱了数十亿倍，我们对此毫无头绪。

一种奇怪的可能性是引力能够做一些其他力量做不到的事情。也许还有比我们熟悉的时空更多的维度——其他所有力量都被限制在时空中，而引力却可以扩展到额外的维度。这会大大稀释引力，让它在我们日常生活中显得微弱。

但这引出了一个主要问题：这些额外的维度到底在哪里？我们并没有感受到、察觉到或检测到任何额外的自由度。唯一的答案是，这些额外的维度必须以如此微小的尺度相互卷曲，以至于我们没有注意到。当我们在宇宙中移动时，即使是最小的动作，我们也在数万亿次地绕行这些卷曲的维度。我们没有注意到，生活依然照常进行。

弦理论家们长期以来一直利用额外维度的概念来使他们的理论成立。但解释引力的微弱性所需的能力使用了相同的基本概念，而不需要牵扯到弦理论。为了使引力保持如此微弱，额外维度的大小必须大约为一毫米的十分之一，这在亚原子过程上绝对是巨大的。而我们之所以没有发现如此大的额外维度，唯一的原因是只有引力能感受到它们。

令人惊讶的是，有一些方法可以观察隐藏的维度，而不必直接进入它们。想象一下，把一卷纸卷得很紧，然后让一个无质量的粒子，比如光子，沿着管子的边缘飞行。这个粒子将沿着管子的长度方向移动，同时它也会绕着管子的周围移动。

如果你从足够远的地方看这个管子，你将无法看到它卷曲的维度。你会看到光子在向下飞行，但因为它的一部分运动发生在我们看不见的维度里，它看起来移动得比光还慢。但是，比光慢的粒子是有质量的，这就意味着，如果光子能够进入额外的维度，它们就不会是无质量的了。

我们强烈怀疑引力是由一种称为引力子的无质量粒子所传递的。这些引力子会以光速传播，但如果它们能够进入额外维度，它们就会显得有质量。由于量子力学中奇怪的规则和粒子的波动特性，我们实际上会看到无数种不同的引力子质量。

所以，解锁额外维度的关键在于进行高能粒子对撞机实验，看看是否会出现任何像有质量引力子的粒子。

但尽管物理学家们进行了多次搜索，我们仍然没有找到任何证据。这并不排除额外维度的可能性，但确实让这个想法显得不那么吸引人。为了符合当前的观测限制，额外维度必须非常非常小——远小于解释引力为何微弱所需的大小。

不过，可能有一种解决办法。1999年，物理学家丽莎·兰德尔和拉曼·桑德伦提出了扩展额外维度的概念。兰德尔和桑德伦允许额外维度具有曲率，而不是简单地将其设为平坦。这种灵活性使得维度足够大，能够解释引力为何微弱，但也让引力子对目前的粒子对撞机来说变得不可探测。

这是好消息也是坏消息；它允许整个额外维度的说法解决层次性问题，同时规避当前的实验限制。

所以，尽管这是个很酷的想法，但目前没有任何证据支持这个想法。不过，想象宇宙中那些隐藏在眼前的额外维度，还是挺有意思的。