為何說宇宙是十一維的？

自古以來，我們的宇宙在人們的熟悉中是一個擁有三個維度的空間，擁有長、寬、高構成的立體三維空間。若是用數學的方式來描述我們的空間，可以經由過程成立三條互相垂直的坐標軸來描述一個物體的空間位置。

直到上宿世紀初，一個瑞士專利局的小人員、應屆的物理學博士結業生愛因斯坦提出一個劃時代的物理理論——狹義相對論，讓時候和空間當作為一個稱之為時空的整體，時候當作為時空中的第四個維度。

不外固然時空是同一了，維度也增添到了四個，可是時候是作為一個特別的維度被插手的，時候和空間固然同一，卻依然有著素質的區別，是以在愛因斯坦的大學教員閔可夫斯基為狹義相對論成立幾何模子——閔可夫斯基空間時，對時候坐標做了虛數變換，用ict來懷抱時候維度，此中i代表虛數，ct則代表以光速在單元時候內顛末的空間距離。

是以，在狹義相對論同一的時空中，時候與空間始終不是一回事，空間依然是三維的。到了愛因斯坦研究同一電磁力的同一場理論的時辰，有一位德國數學家西奧多·卡魯扎測驗考試在引力場方程中增添一個空間維度，把時空擴展到五維。在五維時空里引力場方程多出了幾組方程，除了本來的引力場方程外，還多出了一組方程，卡魯扎發現多出的這組方程與麥克斯韋電磁學方程組等價，這樣意味著當給時空增添一個空間維度，廣義相對論就同一了電磁理論。

這確實是一個很是好的創意，然而問題來了：第四個空間維度在哪兒呢？既然還有一個空間自由度，我們為什么會看不到也感受不到？這時另一位瑞典物理學家奧斯卡·克萊因提出一種假設：第四個空間維度可能是蜷曲起來的，若是它自己蜷縮在普朗克長度下，我們就無法以任何體例不雅測到它了。至此，一個能同一引力和電磁力的五維時空理論就降生了，科學界把這一理論以他倆的名字定名為卡魯扎-克萊因理論。

可是很顯然，這一理論是不完整的，原因很簡單，它忽略了天然界的別的兩種根基力：強核力和弱核力。所以，跟著理論的成長，這一五維理論垂垂淡出人們視野。

后來，關于費米子和玻色子之間對稱性的理論：超對稱理論被提出，科學家起頭在超對稱理論根本上進級卡魯扎-克萊因的五維同一理論，直到把空間維數增添到十維，時空維數增添到十一維，幾何化的引力理論終于包含了所有已知力。這種十一維的引力理論被稱為超引力理論。

然而科學家很快發現超引力理論有兩個致命的缺陷：會發生無限大和掉去手征性（弱彼此感化下宇稱不守恒與此相關）。所以這種復雜而美好的同一理論仍是以掉敗了結。

而與超引力理論同時成長起來的還有另一套高維理論：超弦理論。與超引力理論分歧，超弦理論在九維空間下就同一了所有已知根基力，并沒有呈現無限大，而且因為空間維數為奇數，是以也并沒有掉去手征性。一個完美的同一理論呈現了？然而科學家同時發現了不是一個，而是五個……這五套分歧的超弦理論都能獲得不異的成果，很顯然這五套超弦理論都是準確的，至少在理論上都是自洽的，那么我們該信誰？這時一個和事佬呈現了，他就是美國的天才物理學家愛德華·威騰，他在五套十維的超弦理論根本上再增添了一個空間維，又把五套分歧的超弦理論同一了起來，當作為一套十一維的超弦理論，此中十個空間維和一個時候維。

可是您必然已經發現了，空間維數又當作了偶數，手征性又沒了……不外威騰比力厲害，他想到領會決方案：空間仍是九維，增添的那個額外的一維是毗連兩個九維空間的平行空間維，這樣，每個零丁的空間維數既連結了奇數，又把時空維數提高到十一維。并且威騰發現，這個十一維的超弦理論主動包含了十一維超引力理論，這樣，一個完整詮釋宇宙所有已知彼此感化（根基力）的同一理論降生了！威騰把這套包含萬有的理論稱為M理論。

那么我們怎么去證實這套偉大的同一理論呢？我們怎么去驗證高維空間呢？很遺憾，今朝沒有任何法子……因為理論上僅有引力能穿透到高維空間，其它諸如電磁力、強核力、弱核力均無法離開三維空間，是以，我們常規的測量手段均無法利用。而至于可否經由過程引力波進行測量？仿佛也不可，引力波的穿透能量太強了，根基無法反射旌旗燈號，并且今朝人類科技也沒有制造可供測量的引力波旌旗燈號的能力。