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根据90年代提出的M理论（超弦理论的一种），宇宙是11维的，由震动的平面构成的。在爱因斯坦那里，宇宙只是4维的（3维空间和1维时间），现代物理学则认为还有7维空间我们看不见。而看不见的原因是我们太大了，就譬如说远处的一根电线，我们认为它是一条线，是一维的，如果一只小昆虫爬到这根电线上，它可以看见这根电线上的纹理、粗细，那么在它眼中这根电线是三维的。同样，一个基本粒子中存在六维空间，只是人类没有足够小，所以看不到。

科学家们对我们已认知的维与可能存在但未被认知的维之间的区别是如何解释的呢？他们打了一个比方：一只蚂蚁在一张纸上行走，它只能向右或向左，向前或向后走。对它来说高与低均无意义，这就是说，第3维的空间是存在的，但没有被蚂蚁所认识。同样，我们的世界是由4维构成的（3个空间维，1个时间维），但我们没有觉察到所有其他的维。

根据物理学家的看法还应该有7个维。尽管有这么多的维，但这些维是看不见的，它们自身卷在了一起，被称为压缩的维。为了弄清这种看法，让我们再以蚂蚁为例展开我们的想像。我们可以设想一下，将蚂蚁在上面行走的那张纸卷起来，直到卷成一个圆筒形。如果蚂蚁沿着的纸壁走，最后它又会回到出发点，这就是压缩维的一个例子。如果能沿着著名的麦比乌斯带走，也会发生上述现象，当然，它是3维的，但如果沿着它走过，总是会回到出发点的。麦比乌斯带从维的角度讲是压缩的，按照物理学它有3个维，但谁在上面行走，都只能认知人一个维。这就有点像左图上的人：上行或者下行，但永远不会走到尽头。如果蚂蚁不是沿着纸筒弯曲的壁行走，它就永远不会返回到原出发点。这就是2维（或者说被我们所感知的那种维）的例子，沿着它一直走，就不可能返回到原来的出发点。

麦比乌斯带

Mbius belt

一种单侧、不可定向的曲面。因A.F.麦比乌斯发现而得名。将一个长方形纸条ABCD的一端AB固定，另一端DC扭转半周后，把 AB和CD粘合在一起 ，得到的曲面就是麦比乌斯带。关于麦比乌斯带的单侧性，可如下直观地了解，如果给麦比乌斯带着色，色笔始终沿曲面移动，且不越过它的边界，最后可把麦比乌斯带两面均涂上颜色 ，即区分不出何是正面，何是反面。对圆柱面则不同，在一侧着色不通过边界不可能对另一侧也着色。单侧性又称不可定向性。以曲面上除边缘外的每一点为圆心各画一个小圆，对每个小圆周指定一个方向，称为相伴麦比乌斯带单侧曲面圆心点的指向，若能使相邻两点相伴的指向相同，则称曲面可定向，否则称为不可定向。麦比乌斯带是不可定向的。

麦比乌斯带单侧曲面

德国数学家麦比乌斯(M?bius.A.F 1790-1868)在1858年发现的

从黑洞到微型黑洞到不可验证的宇宙11维

对于黑洞，早在拉普拉斯(1749-1827，法国著名数学家和天文学家)时代就有理论。拉普拉斯根据经典的牛顿力学预言，只要天体的空间足够小，引力足够大，光线和其它一切物质就不能从中逃逸。

天文学家在上世纪60年代，花了很大的工夫，演算出了非常好、甚至可以说是完美的一套黑洞理论：当一个原始天体燃尽它所有的燃料后将发生坍缩，这就是超级星爆发。爆发时它将损失相当多的能量和质量，但只要最后剩下的质量超过3.2个太阳质量(稍微小一点就变成中子星，再小就成了白矮星)，它最后的引力坍缩就是收不住的，在1秒的时间内，它会变成比地球铁核还小的超高密度天体。这就形成了黑洞。这样形成的天体被称为恒星质量黑洞，也就是大家平时所说并在科幻小说、科幻电影里出现的黑洞。

由于引力太大，连光都不能从它表面逃逸，黑洞不能被人类直接观测到。但随着理论物理和探测手段的进展，人们可以借助观测和看不见的天体相伴的另一个天体的运转情况(两个天体相互运转组成双天体)，从而得出其质量。

然而，到今天为止，恒星世界中那些看不见的天体没有一个被100%地证明就是黑洞。

1994年，天文学家在星系中心发现了超大质量黑洞，并算出它体积很小，质量却极大。“由于几个不同的天文学家小组，从低级望远镜到哈勃空间望远镜，都探测到了，宇宙中有这样超大质量的黑洞就成了板上钉钉的事情。”李竞说。

恒星质量黑洞虽有经典理论，在观察验证上却没到盖棺定论的地步；星系中的超大质量黑洞被观察确证，但它是怎么来的，没有一个完整的理论解释。二者正是现在科学家努力的方向。

恒星质量黑洞理论跟霍金毫无关系。霍金提出了另外一个黑洞学说，他认为宇宙中有无处不在的微型(Mini)黑洞，黄豆大小，与木星差不多的质量，宇宙起源的时候，这种东西无处不在。

对于Mini黑洞，霍金赋予了其漂亮的理论。但天文学家少有顾及，因为它完全无法观察研究，霍金也没有提出如何去验证的方法，而科学家对一种理论最关心的是它能否被验证——这也是霍金迄今与诺贝尔奖无缘的主要原因。

不可验证的黑洞理论之外，霍金还提出了他的宇宙模型，给出了11维空间，认为要描述宇宙，X、Y、Z和T(时间)4个未知数是不够的，要加到11个未知数之后，才能够解释宇宙的很多结构。另一种说法，宇宙11维是爱德华·维顿提出来的。

这些“维”同样是天文学家无法探测的。

李竞介绍，在宇宙起源学说领域，现在最热门的是宇宙极早期时候的研究，包括那时控制宇宙、左右宇宙的物质规律是什么等等，而霍金探讨的问题甚至比这个更超前。

“有了早期宇宙的成熟模型以后，才能谈到霍金所提到的宇宙大爆炸之前的问题。现在连0秒之后的瞬间都还摸不清，怎么能谈更以前的？”国家天文台专家赵复垣曾经翻译《霍金的宇宙》，他也表示，虽然他翻译了全书，但对里面的理论还是不懂——实际上，许多研究广义相对论的专家都表示看不懂。

但李竞和中科院理论物理研究所教授蔡荣根都认为，霍金用纯数学方法做物理学的模型研究，这种“理论在先”的研究方法本身无可厚非。比如激光，就是先有了理论，然后用实验制造出来。爱因斯坦的理论当中也有很多预言，是后来被人类验证的。

“预言被观测证实，这样的理论就被证明是真正的好理论。问题是霍金的理论现在还没有给出明晰的、可以让人去寻找的东西。”李竞说。

十一维空间是根据90年代提出的M理论（多种超弦理论的综合），宇宙是11维的，由震动的平面构成的。

高维度时空和高维度空间是不同的。举例来说，在三维空间中只有一个时间维度，但它是一个伪维度，即它的单位和其他三个维度不同。四维空间的第四维仍然和三维空间的维度具有相同性质，时间仍是伪维度。因此，不可把时空和空间混为一谈。在超弦理论的研究中，发现十维空间还有理论漏洞，新的膜理论就在超弦的线上展拓成超膜，以十一层空间来解释宇宙。

十一维空间是根据90年代提出的M理论（多种超弦理论的综合），宇宙是11维的，由震动的平面构成的。现代物理学则认为还有7个空间维度是我们感受不到但确实存在着的。

在物理理论中，目前涉及十一维的空间理论有三个：26维的弦论，11维的超引力论，11维的M理论。而M理论是其中的最终胜出者，那我们就来看看这M理论中的十一维空间到底是什么？

M理论中的十一维。

1995年爱德华?威滕在“第二次弦理论革命”中，用M理论统一了当时五种超弦理论和11维超引力理论，在M理论的解释下其他的空间理论只是该理论的一种特殊情况，M理论一下子成为了能统一现在已知所有理论的”万物至理”。

如果M理论是一头雄狮，那其他的空间理论都只是这头雄狮的利爪、尾巴和鼻尖而已。而能实现这一统一的主要的原因，就是威滕对第十一维（除去时间维度，即十维空间）的描述，M理论的这最后一个维度，并不和其他超出四维时空的高维空间（6个维度）一样是卷缩在微小的特朗普时空之下，而是一个包容一切的超大空间。

这一理论一经出世，在科学界引起了巨大的反响，引起了超弦理论的又一次研究热潮。对于M理论的的M到底代表什么？威滕并没有明确表示，但不少人都认为M代表了“膜”（membrane），所以M理论又被称为膜理论。

因为它把超弦理论描述的“弦”拉伸成为了一个“膜”，构成世界的基本物质不再只是一根卷缩在普朗克尺度下的一维弦振动得来，还要零维的点粒子、二维的振动膜、三维涨落的小水滴，以及其他所有维度都可以形成不同维度的“膜”形式。

也就是说，我们世界目前发现的所有基本粒子，都可以用“膜”来表述，只是除了最后的第十一维空间，它们处在不同维度之中。不同的维度一般记做P-膜，比如一维的弦是“1-膜”，我们所在的三维空间就是“3-膜”。

根据M理论，不同维度的膜相互碰撞可以产生不同的粒子，甚至连我们的宇宙也是膜碰撞的结果。

M理论中新增的第十一维，暗含着平行宇宙存在的可能。

M理论中新增的这最后一个超大维度非常的巨大。它最大的作用就是把我们理解的宇宙置于了空间的之下（我们传统的认知是宇宙中包含空间）。比如我的三维宇宙，可能就是一个漂浮在十一维空间的“3-膜”，而这个空间中可能还会漂浮有其他的“3-膜”（也就是说平行宇宙），同可有是其他的“p-膜”（各种维度的宇宙）。

这让十一维空间成为了一个装不同宇宙的袋子，而不同的平行宇宙即便近在咫尺，也无法察觉对方的存在。M理论揭示的平行宇宙与量子理论艾弗雷特解释的分裂的多重宇宙不一样。

每一个宇宙是独立存在的，每个宇宙有各自的生物，而不是同一个人可以同时存在的于多个宇宙之中。虽然平行宇宙在我们目前的认知中，还显得十分缥缈，但细想一下，如果我们的宇宙可以通过大爆炸诞生，为什么就不能有其他宇宙的诞生呢？

另外M理论中有一个最关键的狄利克雷膜概念，俗称D膜。大概的意义就是超弦理论描述的开弦（两头没连在一起的弦），两端会很自然地黏在D膜上，而开弦代表了现在我们发现的所有基本粒子，所以强力、弱力、电磁力会被约束在我们的宇宙中（因为被D膜黏住了）。

而引力是用闭弦（两头连在一起）来描述的，所以引力不会被我们的宇宙所束缚，它可以在十一维空间里穿梭，所以引力表现得比其他三力要弱得多，也就是说引力实际上是存在于十一维空间里的一种力。并且引力能在不同的宇宙之间穿梭。

总结一下

M理论只是一个发展中的不成熟理论，它到底能走多远，还是会中途夭折，我们目前不得而知。目前的实验科学也无法对它进行验证，但它带来了一种突破常规的新的思维角度，有人也说它是爱因斯坦几何宇宙梦想的延续。

所有高维空间理论的出现，其本质是因为以四维时空的角度来解释我们这个世界，科学家们显得以力不从心，三维空间显得不那么够用。

今日酒醉，就暂时写这么多了，有解释不通俗的地方还请见谅！

如果把时间也算上一维的话，我们生活在一个四维时空中。四维时空中，我们可以在长、宽、高三个纬度自由活动，但是并不能在时间维上面自由运动。也就是说，四个纬度，我们可以掌控的是三个纬度。但就是这三个纬度，让我们具有了比二维生物（假如有二维）更广阔的活动自由度。

十一维来源于超弦理论，该理论认为我们的空间本来是有十一维的，包括时间维。在宇宙大爆炸后，我们的宇宙开辟出来了四维，剩下的7个纬度虽然存在但高度蜷曲，尺寸比普朗克长度还小，所以我们无法进入其它蜷曲的纬度。而且超弦理论还认为，除了引力子之外，组成其它粒子的弦都是开弦，一段固定在三维空间之中，所以无法脱离我们的空间进入到其它纬度。但是引力子属于闭弦，因此可以随意穿梭空间，进入到其它纬度。故而引力的存在，可以影响到所有纬度。所以在电影星际穿越之中，处于其它纬度的库珀可以通过引力改变地球上过去的事件，这就是因为引力可以作用于所有的纬度。

高维空间或许在黑洞内部存在，但是像我们身边正常的宇宙空间，很难说其它纬度是允许我们进入到。只有那些极端天体的特殊宇宙环境中，或许存在高维。不过，如果我们可以缩小到像弦一样，那么我们或许也可以进入高维。可惜是是，高维尺度比量子领域还小，我们更本无法进入。

对于高维来说，看我们三维就像我们看二维一样，他们可以在不破坏我们纬度的同时，从其它纬度突然进入我们的空间。比如说月球和地球，我们正常情况下要跨越很远的空间距离。但如果真的有高维存在，在高维中，或许还有更为近的距离。就像我们地球上，地面上两点之间，并非“直线”最短。站在三维来看，地面上的直线也并非直线。因为我们都是三维生物，所以很难想象高维的存在。但我们只需记住，高维就是可以想时空穿梭一样，存在一种我们看不见的隐形通道链接我们的空间，而且这些隐形通道整整有7个之多！

具体概念如下：

1，零维理解难度：0

让我们从一个点开始，和几何意义上的点一样，没有大小、没有维度。只是被想象出来的、作为标志一个位置的点。什么也没有，空间、时间通通不存在，这就是零维度。

2，一维空间理解难度：0

好的，理解了零维之后开始一维空间。已经存在了一个点，再画一个点。两点之间连一条线。噔噔噔！一维空间诞生了！

3，二维空间理解难度：0

拥有了一条线，也就是拥有了一维空间。如何升级到二维呢？很简单，再画一条线，穿过原先的这条线，就有了二维空间，二维空间里的物体有宽度和长度，但是没有深度。可以试一试，在纸上画一个长方形，长方形内部就是一个二维空间。

4，三维空间理解难度：0

三维空间大家肯定熟悉，大家无时无刻都生活在三维空间中。三维空间有长度、宽度与高度，把二维空间弯曲，就得到了三维空间。

5，四维空间理解难度：10

四维比三维多一维，它是什么？是时间！想象一下，左边有一个1分钟之前的我，右边则是现在我，将这“两个我”看成两个点，穿过他们连线，它就是四维空间里的线。太棒了，四维空间出现了！

6，五维空间理解难度：30

假如是四维空间生物，就可以看到过去、现在、将来各个时段的自己。但是，时间线只有一条，还记得前文中两条线交叉，将一维升级为二维么？那么现在，在四维这条时间线的基础上，再加一条时间线和这条时间线交叉，五维空间就出现了！

7，六维空间理解难度：50

①现在的你如果想拜访一下过去的你，怎么办？可以将四维空间中任意一条时间线弯曲，这样你就可以跳回以前，去见以前的你。换句话说，五维空间中，你可以“穿越”回到一条时间线上的过去。

②五维空间中，你可以穿越到你初中毕业的时候，告诉以前的你，一定要继续读书，上高中，考大学，做白领。不过这很费力，而且风险很大，初中毕业的你需要作出不同的选择，每一种选择都会产生一个新的时间线，一个不同版本的未来，直接把五维空间弯曲，产生六维空间

8，七维空间理解难度：80

①七维空间走起来，初中毕业的你，不可能只有这两种选择，而是近乎无限。怎么解释，你的每一个决定都在塑造出一个特有的你。你可以成为任何一种你。概括地说，初中毕业的你是一个起点，所有的时间线。都从这个点向外辐射，数量是无穷大，那么最后，七维空间里的一个点，里面包含着“初中毕业的你”开始的无限种可能。

②每一个选择又会塑造一个不同的你；那么以“小学毕业的你”为开端，就会产生另一个包含着无限时间线的点。将这两点连成一条线，就是七维空间的线。

9，八维空间理解难度：90

还是那个“你”。我们又找到了两个点，一个是由“大学毕业的你”为开端产生的七维无限点，另一个是由“50岁的你”为开端产生的无限点。将这两点连线，与上文中那条连接“初中毕业的你”无限点“小学毕业的你”无限点的这条线相交。就得到了八维空间！

10，九维空间理解难度：100

讲到这里，其实可以想象出九维空间是什么样了。把八维空间理解成那张报纸，平平的。这时蚂蚁君又出现了，不过它已经进化成八维空间生物了，给它一样的任务，要他横跨整个报纸去目的地，怎么办？将报纸再一次卷起来，虫洞又出现了。蚂蚁君顺利穿过虫洞出现在目的地。也就是说，将八维空间继续卷曲，就得到了九维空间！

11，十维空间理解难度：无穷

①这里来总结一下，回顾上文，从零维到四维，经历了点、线、面、体这个升级流程。然后四维空间又可以看做一点，充满着三维空间中所有可能性的连线，这个连线就是时间。

②从四维到八维，又经历了点、线、面、体的升级流程。八维的点，充满着七维空间中所有可能性的连线。

③八维空间继续升级。还是那个“你”，以八维空间的点为起始，我们必须想出所有的可能，每一种可能都与八维的这个点相连，最后，得到十维空间里的一个点，充满着九维空间中所有可能性的连线。

④还能再升级么？不能了，在十维空间中，我们找不到任何一个空间可以在划出一个点，因为，十维空间就是一个点！

⑤它包含着所有的宇宙、所有的可能性、所有的时间线、所有的所有。

这仅仅是个空想而已，没有任何实际依据。

宇宙11维 eleven-dimensional space

根据90年代提出的M理论（超弦理论的一种），宇宙是11维的，由震动的平面构成的。在爱因斯坦那里，宇宙只是4维的（3维空间和1维时间），现代物理学则认为还有7维空间我们看不见。

科学家们对我们已认知的维与可能存在但未被认知的维之间的区别是如何解释的呢？他们打了一个比方：一只蚂蚁在一张纸上行走，它只能向右或向左，向前或向后走。对它来说高与低均无意义，这就是说，第3维的空间是存在的，但没有被蚂蚁所认识。同样，我们的世界是由4维构成的（3个空间维，1个时间维），但我们没有觉察到所有其他的维。

根据物理学家的看法还应该有7个维。尽管有这么多的维，但这些维是看不见的，它们自身卷在了一起，被称为压缩的维。为了弄清这种看法，让我们再以蚂蚁为例展开我们的想像。我们可以设想一下，将蚂蚁在上面行走的那张纸卷起来，直到卷成一个圆筒形。如果蚂蚁沿着的纸壁走，最后它又会回到出发点，这就是压缩维的一个例子。如果能沿着著名的麦比乌斯带走，也会发生上述现象，当然，它是3维的，但如果沿着它走过，总是会回到出发点的。麦比乌斯带从维的角度讲是压缩的，按照物理学它有3个维，但谁在上面行走，都只能认知人一个维。如果蚂蚁不是沿着纸筒弯曲的壁行走，它就永远不会返回到原出发点。这就是2维（或者说被我们所感知的那种维）的例子，沿着它一直走，就不可能返回到原来的出发点。

超弦理论的十维空间之后，推出了十一维空间的超膜理论。

在九八年二月的‘美国科学’上，有一篇介绍M理论的文章。The theory of M: M stands for magic, mystery or member 。讲了统一场论的最新进展。一个粒子不但有电荷的相吸，还有磁场的相互作用。两者的统一构成引力。我们一直以为影响无限小的粒子的因素与影响着地球般大小的星球的因素是不同的。因为过去的所有理论难以用于同时解释粒子和星球的运动。也难以解释引力的形成。而M理论则正是一种正在形成的可以解释从无限小的粒子到无限大的宇宙的统一场地论学说。文章中说这个理论为近年来越来越多的实验所证实，可能是继相对论以来，本世纪最伟大的物理学理论之一。据说在超弦理论的研究中，发现十维空间还有理论漏洞，新的膜理论就再在超弦的线上展拓成超膜，以十一层空间来解释宇宙。而只有其中四维空间可为人类所感觉，其余的感觉不到的空间，就如声波和光谱一样，我们人类听不到的超声波和也看不到红外线，却不因我们的不能察觉而就可认为根不存在。正是在更高的空间里，物体的电场和磁场相互作用形成万有引力。也只有引入更多的空间才可以解释为什么分子的结构有左旋和右旋的向性不同。 而宇宙的许多自然之谜如黑洞、超自然力、意志力、时空通道等，以更多空间的理论才有可能存在和解释。

十八维：

前三维是位置，存在于空间中；

第四维是速率，存在于时间中；

第五六维是速率指向，存在于（速度）时间方向中；

第七八维是状态指向，存在于自身形状对应的空间方向中；

第九维是状态转角，存在于自身形状对应的滚动中；

第十维是自旋速率，存在于滚动时间中；

第十一二维是自旋赤道轴指向，存在于滚动（速度）时间方向中；

第十三维是自旋赤道轴指向漂移速率，存在于滚动变化（加速率）时间方向中；

第十四五维是自旋赤道轴指向漂移速度赤道平面映射方向，存在于滚动变化（加速度

）时间方向中；

第十六维是加速率（或受力强度），

第十七八维是加速度（或受力）方向，

参考资料：《现代物理学》、《勾股模型》、《分数维空间》。

这仍然是纯粹几何学上的维度，属于多元几何学即维度学研究的范畴，这样的维度不只和

位置（表示一个几何点在空间中的位置）上述文章内容就是。

在物理自然的实际世界中，情况要复杂得多：进行考察的思维意识客体（对数维）可以

融入到世界中，形成透视；也不可能完全没有大小，因此可能在世界的倍率（指数维）中

移动：形成对世界的缩放和变焦；甚至所有系统都可能是粒子化的、运动的、……，所以

物理学的维度还可以含有温度、密度、速度、……等等一切物理量。参考多维空间、高维

空间、18维空间为他们做的全新多角度的定义。

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