科學(xué)家們之所以如此熱衷于尋找傳說(shuō)中的十一維，其實(shí)原因很簡(jiǎn)單，就是為了找到最終的萬(wàn)物理論，也就是大統(tǒng)一理論。

現(xiàn)代物理學(xué)有兩大基石，量子力學(xué)和相對(duì)論，分別統(tǒng)治著微觀世界和宏觀世界。微觀與宏觀并不存在明顯的分界線(xiàn)，并非涇渭分明，因此兩大理論不應(yīng)該有什么矛盾的地方。

但是，當(dāng)物理學(xué)家們?cè)噲D統(tǒng)一量子力學(xué)和相對(duì)論時(shí)，卻遇到了難題，以至于一百多年過(guò)去了，仍舊沒(méi)能統(tǒng)一兩大理論。

毫無(wú)疑問(wèn)，如果誰(shuí)能最終統(tǒng)一量子力學(xué)和相對(duì)論，不僅能獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而且勢(shì)必會(huì)成為人類(lèi)歷史上含金量最高的諾貝爾獎(jiǎng)。這也是為什么科學(xué)家們對(duì)高維概念如此“趨之若鶩”的原因所在。

讓我們先從愛(ài)因斯坦提出的四維時(shí)空說(shuō)起。

愛(ài)因斯坦是第一個(gè)把高維用在物理學(xué)上的科學(xué)家，他把時(shí)間作為第四維度，利用黎曼的度規(guī)張量，統(tǒng)一了時(shí)間和空間，質(zhì)量和能量，也建立起來(lái)兩者之間的聯(lián)系。

在愛(ài)因斯坦看來(lái)，時(shí)間和空間是有機(jī)的整體，兩者不可分割，我們不可能拋開(kāi)時(shí)間維度單獨(dú)談?wù)摽臻g維度，那是沒(méi)有意義的。時(shí)間和空間必須同時(shí)存在。

而且，時(shí)間作為第四個(gè)維度，本質(zhì)上與空間維度并沒(méi)有什么區(qū)別，都是真實(shí)存在的維度。很多人總是會(huì)下意識(shí)地認(rèn)為時(shí)間維度太縹緲了，甚至認(rèn)為時(shí)間維度不存在，但其實(shí)仔細(xì)想想，空間維度一樣縹緲。

而愛(ài)因斯坦恰恰利用時(shí)間這個(gè)多出來(lái)的第四個(gè)維度，統(tǒng)一了在三維空間里看似無(wú)法統(tǒng)一的東西，比如剛才所講的時(shí)間和空間，質(zhì)量和能量。

接下來(lái)是更高的五維思想。

在愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論之后，就開(kāi)始著手統(tǒng)一電磁力和引力，朝著統(tǒng)一場(chǎng)論的方向努力。但當(dāng)時(shí)的愛(ài)因斯坦幾乎一籌莫展，不知道該如何著手。這時(shí)數(shù)學(xué)家卡魯扎站了出來(lái)，非常大膽地提出了五維理論，統(tǒng)一了相對(duì)論和電磁學(xué)。

卡魯扎的大膽想法徹底震驚了愛(ài)因斯坦。后來(lái)經(jīng)過(guò)克萊因等后人的不斷完善，最終發(fā)展為卡魯扎-克萊因理論，一個(gè)高維空間理論。

該理論統(tǒng)治了引力和電磁力，就是因?yàn)榈谖鍌€(gè)維度的存在。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在低維度里很難解釋的難題，或許需要非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)和物理過(guò)程才能解釋的難題，利用高維思想就變得簡(jiǎn)單多了，高維空間給人們的感覺(jué)如此簡(jiǎn)潔，如此優(yōu)美。

但是，高維思想也有致命的缺陷，很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。這也是為什么隨著量子力學(xué)的崛起，物理學(xué)家們一度暫時(shí)放棄了高維的思想。

但是，在量子力學(xué)高速發(fā)展了幾十年之后，逐漸顯得有些后勁不足。尤其是在粒子標(biāo)準(zhǔn)模型提出之后，雖然把微觀粒子進(jìn)行了很好地分類(lèi)，到哪一直不能解釋引力和引力子，還有更神奇的暗物質(zhì)等。

思來(lái)想去之后，物理學(xué)家們又想起了高維理論，既然很多物理學(xué)難題利用高維思想就會(huì)變得很簡(jiǎn)單，那么引力子和暗物質(zhì)等概念能否用高維思想去解釋呢？

之后我們見(jiàn)證了弦理論的橫空出世，在多達(dá)26個(gè)維度的理論中，統(tǒng)一了量子力學(xué)和相對(duì)論。

之后，弦理論經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，又發(fā)展出了超弦理論和M理論。

超弦理論是弦理論的簡(jiǎn)化版，引入了粒子的超對(duì)稱(chēng)，把26個(gè)維度降低到了10維度。所謂的“超對(duì)稱(chēng)”指的就是粒子在高維空間里才能表現(xiàn)出來(lái)的對(duì)稱(chēng)性。超弦理論之后又發(fā)展出了5個(gè)不同的版本，還有一個(gè)超引力理論。

而高維理論中的高維空間，都卷縮在普朗克尺度以下，很難被我們觀察到。不過(guò)也有由于技術(shù)手段等原因，超弦理論同樣無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)，也造成了很多學(xué)者對(duì)超弦理論比較抗拒。

除了超弦理論之外，還有M理論。

物理學(xué)家在超弦理論的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)空間維度，也統(tǒng)一了之前擁有五個(gè)不同版本的超弦理論。

增加的這一個(gè)維度很特別，并不是普通的維度，不是卷縮在很小的空間，而是一個(gè)很大的維度。

最終，M理論成為了弦理論的終極版本，告訴我們宇宙有11個(gè)維度。而多出來(lái)的這一個(gè)特殊的維度，把原來(lái)物質(zhì)的基礎(chǔ)“弦”改成了“膜”，因此M理論也叫膜理論。人們直接觀測(cè)所及的好似無(wú)邊的宇宙，其實(shí)只是高維時(shí)空中的一個(gè)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(gè)膜里。

總結(jié)

通過(guò)高維理論的發(fā)展過(guò)程，可以看出，物理學(xué)家們之所以對(duì)高維理論如此執(zhí)著，關(guān)鍵就在于高維會(huì)讓大自然規(guī)律變得更簡(jiǎn)單，更優(yōu)美，而物理學(xué)家們認(rèn)為大自然本應(yīng)該就是簡(jiǎn)潔優(yōu)美的！