自古以來，我們的宇宙在人們的認(rèn)識中是一個(gè)擁有三個(gè)維度的空間，擁有長、寬、高組成的立體三維空間。如果用數(shù)學(xué)的方法來描述我們的空間，可以通過建立三條互相垂直的坐標(biāo)軸來描述一個(gè)物體的空間位置。

直到上世紀(jì)初，一個(gè)瑞士專利局的小職員、應(yīng)屆的物理學(xué)博士畢業(yè)生愛因斯坦提出一個(gè)劃時(shí)代的物理理論——狹義相對論，讓時(shí)間和空間成為一個(gè)稱之為時(shí)空的整體，時(shí)間成為時(shí)空中的第四個(gè)維度。

不過雖然時(shí)空 是統(tǒng)一了，維度也增加到了四個(gè)，但是時(shí)間是作為一個(gè)特殊的維度被加入的，時(shí)間和空間雖然統(tǒng)一，卻依然有著本質(zhì)的區(qū)別，因此在愛因斯坦的大學(xué)老師閔可夫斯基為狹義相對論建立幾何模型——閔可夫斯基空間時(shí)，對時(shí)間坐標(biāo)做了虛數(shù)變換，用ict來度量時(shí)間維度，其中i代表虛數(shù)，ct則代表以光速在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過的空間距離。

因此，在狹義相對論統(tǒng)一的時(shí)空中，時(shí)間與空間始終不是一回事，空間依然是三維的。到了愛因斯坦研究統(tǒng)一電磁力的統(tǒng)一場理論的時(shí)候，有一位德國數(shù)學(xué)家西奧多·卡魯扎嘗試在引力場方程中增加一個(gè)空間維度，把時(shí)空擴(kuò)展到五維。在五維時(shí)空里引力場方程多出了幾組方程，除了原來的引力場方程外，還多出了一組方程，卡魯扎發(fā)現(xiàn)多出的這組方程與麥克斯韋電磁學(xué)方程組等價(jià)，這樣意味著當(dāng)給時(shí)空增加一個(gè)空間維度，廣義相對論就統(tǒng)一了電磁理論。

這確實(shí)是一個(gè)非常好的創(chuàng)意，然而問題來了：第四個(gè)空間維度在哪兒呢？既然還有一個(gè)空間自由度，我們?yōu)槭裁磿床坏揭哺杏X不到？這時(shí)另一位瑞典物理學(xué)家奧斯卡·克萊因提出一種假設(shè)：第四個(gè)空間維度可能是蜷曲起來的，如果它本身蜷縮在普朗克長度下，我們就無法以任何方式觀測到它了。至此，一個(gè)能統(tǒng)一引力和電磁力的五維時(shí)空理論就誕生了，科學(xué)界把這一理論以他倆的名字命名為卡魯扎-克萊因理論。

但是很顯然，這一理論是不完整的，原因很簡單，它忽略了自然界的另外兩種基本力：強(qiáng)核力和弱核力。所以，隨著理論的發(fā)展，這一五維理論漸漸淡出人們視野。

后來，關(guān)于費(fèi)米子和玻色子之間對稱性的理論：超對稱理論被提出，科學(xué)家開始在超對稱理論基礎(chǔ)上升級卡魯扎-克萊因的五維統(tǒng)一理論，直到把空間維數(shù)增加到十維，時(shí)空維數(shù)增加到十一維，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(xué)家很快發(fā)現(xiàn)超引力理論有兩個(gè)致命的缺陷：會產(chǎn)生無窮大和失去手征性（弱相互作用下宇稱不守恒與此相關(guān)）。所以這種復(fù)雜而優(yōu)美的統(tǒng)一理論還是以失敗告終。

而與超引力理論同時(shí)發(fā)展起來的還有另一套高維理論：超弦理論。與超引力理論不同，超弦理論在九維空間下就統(tǒng)一了所有已知基本力，并沒有出現(xiàn)無窮大，并且由于空間維數(shù)為奇數(shù)，因此也并沒有失去手征性。一個(gè)完美的統(tǒng)一理論出現(xiàn)了？然而科學(xué)家同時(shí)發(fā)現(xiàn)了不是一個(gè)，而是五個(gè)……這五套不同的超弦理論都能得到相同的結(jié)果，很顯然這五套超弦理論都是正確的，至少在理論上都是自洽的，那么我們該信誰？這時(shí)一個(gè)和事佬出現(xiàn)了，他就是美國的天才物理學(xué)家愛德華·威騰，他在五套十維的超弦理論基礎(chǔ)上再增加了一個(gè)空間維，又把五套不同的超弦理論統(tǒng)一了起來，成為一套十一維的超弦理論，其中十個(gè)空間維和一個(gè)時(shí)間維。

但是你一定已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，空間維數(shù)又成了偶數(shù)，手征性又沒了……不過威騰比較厲害，他想到了解決方案：空間還是九維，增加的那個(gè)額外的一維是連接兩個(gè)九維空間的平行空間維，這樣，每個(gè)單獨(dú)的空間維數(shù)既保持了奇數(shù)，又把時(shí)空維數(shù)提高到十一維。而且威騰發(fā)現(xiàn)，這個(gè)十一維的超弦理論自動包含了十一維超引力理論，這樣，一個(gè)完整解釋宇宙所有已知相互作用（基本力）的統(tǒng)一理論誕生了！威騰把這套包含萬有的理論稱為M理論。

那么我們怎么去證明這套偉大的統(tǒng)一理論呢？我們怎么去驗(yàn)證高維空間呢？很遺憾，目前沒有任何辦法……由于理論上僅有引力能穿透到高維空間，其它諸如電磁力、強(qiáng)核力、弱核力均無法脫離三維空間，因此，我們常規(guī)的測量手段均無法使用。而至于能否通過引力波進(jìn)行測量？好像也不行，引力波的穿透能量太強(qiáng)了，基本無法反射信號，而且目前人類科技也沒有制造可供測量的引力波信號的能力。

目前人類科技唯一能做的，也許就是通過大型強(qiáng)子對撞機(jī)尋找超對稱理論預(yù)言的超對稱粒子了，但超對稱粒子具體需要在多高的能量狀態(tài)下才能產(chǎn)生科學(xué)家一無所知，因此也就是說我們并不知道具體要建多大的強(qiáng)子對撞機(jī)才能驗(yàn)證超對稱理論……而且也僅僅是驗(yàn)證超對稱理論，離驗(yàn)證真正的弦理論還遠(yuǎn)著呢。

M理論是成功的，因?yàn)樗ㄟ^增加空間維度非常自然地統(tǒng)一了所有已知基本力，但它又是失敗的，因?yàn)樗鼰o法做出任何在現(xiàn)有技術(shù)下可供驗(yàn)證的理論預(yù)言，這對于一個(gè)科學(xué)理論是毀滅性的，因?yàn)樗馕吨摾碚撌チ丝勺C偽性，一個(gè)失去可證偽性的理論還能算是科學(xué)理論嗎？