科學家連四維都沒有弄明白，爲何說宇宙是十一維度的？

科學家們之所以如此熱衷於尋找傳說中的十一維，其實原因很簡單，就是爲了找到最終的萬物理論，也就是大統一理論。

現代物理學有兩大基石，量子力學和相對論，分別統治着微觀世界和宏觀世界。微觀與宏觀並不存在明顯的分界線，並非涇渭分明，因此兩大理論不應該有什麼矛盾的地方。

但是，當物理學家們試圖統一量子力學和相對論時，卻遇到了難題，以至於一百多年過去了，仍舊沒能統一兩大理論。

毫無疑問，如果誰能最終統一量子力學和相對論，不僅能獲得諾貝爾物理學獎，而且勢必會成爲人類歷史上含金量最高的諾貝爾獎。這也是爲什麼科學家們對高維概念如此“趨之若鶩”的原因所在。

讓我們先從愛因斯坦提出的四維時空說起。

愛因斯坦是第一個把高維用在物理學上的科學家，他把時間作爲第四維度，利用黎曼的度規張量，統一了時間和空間，質量和能量，也建立起來兩者之間的聯繫。

在愛因斯坦看來，時間和空間是有機的整體，兩者不可分割，我們不可能拋開時間維度單獨談論空間維度，那是沒有意義的。時間和空間必須同時存在。

而且，時間作爲第四個維度，本質上與空間維度並沒有什麼區別，都是真實存在的維度。很多人總是會下意識地認爲時間維度太縹緲了，甚至認爲時間維度不存在，但其實仔細想想，空間維度一樣縹緲。

而愛因斯坦恰恰利用時間這個多出來的第四個維度，統一了在三維空間裡看似無法統一的東西，比如剛纔所講的時間和空間，質量和能量。

接下來是更高的五維思想。

在愛因斯坦提出廣義相對論之後，就開始着手統一電磁力和引力，朝着統一場論的方向努力。但當時的愛因斯坦幾乎一籌莫展，不知道該如何着手。這時數學家卡魯扎站了出來，非常大膽地提出了五維理論，統一了相對論和電磁學。

卡魯扎的大膽想法徹底震驚了愛因斯坦。後來經過克萊因等後人的不斷完善，最終發展爲卡魯扎-克萊因理論，一個高維空間理論。

該理論統治了引力和電磁力，就是因爲第五個維度的存在。

科學家們發現，在低維度裡很難解釋的難題，或許需要非常複雜的數學和物理過程才能解釋的難題，利用高維思想就變得簡單多了，高維空間給人們的感覺如此簡潔，如此優美。

但是，高維思想也有致命的缺陷，很難通過實驗檢驗。這也是爲什麼隨着量子力學的崛起，物理學家們一度暫時放棄了高維的思想。

但是，在量子力學高速發展了幾十年之後，逐漸顯得有些後勁不足。尤其是在粒子標準模型提出之後，雖然把微觀粒子進行了很好地分類，到哪一直不能解釋引力和引力子，還有更神奇的暗物質等。

思來想去之後，物理學家們又想起了高維理論，既然很多物理學難題利用高維思想就會變得很簡單，那麼引力子和暗物質等概念能否用高維思想去解釋呢？

之後我們見證了弦理論的橫空出世，在多達26個維度的理論中，統一了量子力學和相對論。

之後，弦理論經過不斷髮展，又發展出了超弦理論和M理論。

超弦理論是弦理論的簡化版，引入了粒子的超對稱，把26個維度降低到了10維度。所謂的“超對稱”指的就是粒子在高維空間裡才能表現出來的對稱性。超弦理論之後又發展出了5個不同的版本，還有一個超引力理論。

而高維理論中的高維空間，都捲縮在普朗克尺度以下，很難被我們觀察到。不過也有由於技術手段等原因，超弦理論同樣無法在實驗中檢驗，也造成了很多學者對超弦理論比較抗拒。

除了超弦理論之外，還有M理論。

物理學家在超弦理論的基礎上，增加了一個空間維度，也統一了之前擁有五個不同版本的超弦理論。

增加的這一個維度很特別，並不是普通的維度，不是捲縮在很小的空間，而是一個很大的維度。

最終，M理論成爲了弦理論的終極版本，告訴我們宇宙有11個維度。而多出來的這一個特殊的維度，把原來物質的基礎“弦”改成了“膜”，因此M理論也叫膜理論。人們直接觀測所及的好似無邊的宇宙，其實只是高維時空中的一個四維超曲面，就像薄薄的一層膜，而我們的世界就被困在這個膜裡。

總結

通過高維理論的發展過程，可以看出，物理學家們之所以對高維理論如此執着，關鍵就在於高維會讓大自然規律變得更簡單，更優美，而物理學家們認爲大自然本應該就是簡潔優美的！