为何说宇宙是十一维的？

自古以来，我们的宇宙在人们的熟悉中是一个拥有三个维度的空间，拥有长、宽、高构成的立体三维空间。若是用数学的方式来描述我们的空间，可以经由过程成立三条互相垂直的坐标轴来描述一个物体的空间位置。

直到上宿世纪初，一个瑞士专利局的小人员、应届的物理学博士结业生爱因斯坦提出一个划时代的物理理论——狭义相对论，让时候和空间当作为一个称之为时空的整体，时候当作为时空中的第四个维度。

不外固然时空是同一了，维度也增添到了四个，可是时候是作为一个特别的维度被插手的，时候和空间固然同一，却依然有着素质的区别，是以在爱因斯坦的大学教员闵可夫斯基为狭义相对论成立几何模子——闵可夫斯基空间时，对时候坐标做了虚数变换，用ict来怀抱时候维度，此中i代表虚数，ct则代表以光速在单元时候内颠末的空间距离。

是以，在狭义相对论同一的时空中，时候与空间始终不是一回事，空间依然是三维的。到了爱因斯坦研究同一电磁力的同一场理论的时辰，有一位德国数学家西奥多·卡鲁扎测验考试在引力场方程中增添一个空间维度，把时空扩展到五维。在五维时空里引力场方程多出了几组方程，除了本来的引力场方程外，还多出了一组方程，卡鲁扎发现多出的这组方程与麦克斯韦电磁学方程组等价，这样意味着当给时空增添一个空间维度，广义相对论就同一了电磁理论。

这确实是一个很是好的创意，然而问题来了：第四个空间维度在哪儿呢？既然还有一个空间自由度，我们为什么会看不到也感受不到？这时另一位瑞典物理学家奥斯卡·克莱因提出一种假设：第四个空间维度可能是蜷曲起来的，若是它自己蜷缩在普朗克长度下，我们就无法以任何体例不雅测到它了。至此，一个能同一引力和电磁力的五维时空理论就降生了，科学界把这一理论以他俩的名字定名为卡鲁扎-克莱因理论。

可是很显然，这一理论是不完整的，原因很简单，它忽略了天然界的别的两种根基力：强核力和弱核力。所以，跟着理论的成长，这一五维理论垂垂淡出人们视野。

后来，关于费米子和玻色子之间对称性的理论：超对称理论被提出，科学家起头在超对称理论根本上进级卡鲁扎-克莱因的五维同一理论，直到把空间维数增添到十维，时空维数增添到十一维，几何化的引力理论终于包含了所有已知力。这种十一维的引力理论被称为超引力理论。

然而科学家很快发现超引力理论有两个致命的缺陷：会发生无限大和掉去手征性（弱彼此感化下宇称不守恒与此相关）。所以这种复杂而美好的同一理论仍是以掉败了结。

而与超引力理论同时成长起来的还有另一套高维理论：超弦理论。与超引力理论分歧，超弦理论在九维空间下就同一了所有已知根基力，并没有呈现无限大，而且因为空间维数为奇数，是以也并没有掉去手征性。一个完美的同一理论呈现了？然而科学家同时发现了不是一个，而是五个……这五套分歧的超弦理论都能获得不异的成果，很显然这五套超弦理论都是准确的，至少在理论上都是自洽的，那么我们该信谁？这时一个和事佬呈现了，他就是美国的天才物理学家爱德华·威腾，他在五套十维的超弦理论根本上再增添了一个空间维，又把五套分歧的超弦理论同一了起来，当作为一套十一维的超弦理论，此中十个空间维和一个时候维。

可是您必然已经发现了，空间维数又当作了偶数，手征性又没了……不外威腾比力厉害，他想到领会决方案：空间仍是九维，增添的那个额外的一维是毗连两个九维空间的平行空间维，这样，每个零丁的空间维数既连结了奇数，又把时空维数提高到十一维。并且威腾发现，这个十一维的超弦理论主动包含了十一维超引力理论，这样，一个完整诠释宇宙所有已知彼此感化（根基力）的同一理论降生了！威腾把这套包含万有的理论称为M理论。

那么我们怎么去证实这套伟大的同一理论呢？我们怎么去验证高维空间呢？很遗憾，今朝没有任何法子……因为理论上仅有引力能穿透到高维空间，其它诸如电磁力、强核力、弱核力均无法离开三维空间，是以，我们常规的测量手段均无法利用。而至于可否经由过程引力波进行测量？仿佛也不可，引力波的穿透能量太强了，根基无法反射旌旗灯号，并且今朝人类科技也没有制造可供测量的引力波旌旗灯号的能力。