深入浅出，理解看不见的高维度空间

大家对我们生活的三维空间一定很了解了，对于二维平面也能理解，那如果是多维空间呢?四位、五维、甚至十一维空间，你又有多少了解呢?其实多维度空间并没有那么神奇，它其实有一套自己完整的理论体系。听不懂?没关系，下面小编就为大家深入浅出的讲解下多维度空间的知识，大家准备好了吗?

一：十一维空间简介

十一维空间是以90年代提出的M理论(多种超弦理论的综和)作为基础的，此理论认为，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。十一维空间的英文是：eleven-dimensional space。

二：十一维空间内容介绍

要想理解十一维空间，首先要明白一个问题，那就是高维度空间和高纬度时空是两个不同的概念，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。

三：十一维空间理论依据

十一维空间的理论基础为：《勾股模型》、《现代物理学》、《分数维空间》。其实这些仍然是理论上的维度，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)有关。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...

其实，物理中对维度的定义不是单一的，它还含有温度、密度、速度、……等等一切物理量。参考多维空间、高维空间、19维空间为他们做的全新多角度的定义。

四：十一维空间的提出过程

1、十一维空间超弦理论

1998年2月，在美国的一个科学杂志中，就有一篇介绍M理论的文章。它的题目为：The theory of M: M stands for magic, mystery or member 。其内容主要为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理论学说。

2、多维空间之谜

杂志中提到，此理论多次被实验证实，或许它是继相对论提出之后，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。

其实就跟光谱的特点一样，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本不存在。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等，以更多空间的理论才有可能存在和解释。

3、膜理论

宇宙大爆炸的一种新理论说法——膜理论，该理论表明我们生活的整个宇宙是一层可以随意弯曲 拉伸的膜，也称为三维空间，在不远的地方也有一层膜，可以说是另一个宇宙，也是三维空间，当中的空隙，是四维空间，在某种未知力(有可能是暗能量)的作用下，两层膜以极慢的速度缓慢接近。

遐想的距离为10亿万光年(10*10的12次方)，当膜接触后，相互碰撞，动能转化为热能，热能开始缓慢在膜上散开，宇宙中的万物开始毁灭，然后冷却，开始新的循环。这就是新理论的宇宙大爆炸，当碰撞后，两层膜又弹回原来的位置，重新在未知力的作用下，缓慢接近，如此往复，宇宙开始循环，永不停止。

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)有关。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、19维空间为他们做的全新多角度的定义。

五：相关理论：十八维空间

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、十二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、十五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、十八维是加速度(或受力)方向，这样的维度不只和 位置(表示一个几何点在空间中的位置)有关。

六：维的定义

一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间(因为有了时间)。我们在物理学中描述某一变化着的事件时所必须的变化的参数。这个参数就叫做维。几个参数就是几个维。比如描述“门”的位置就只需要角度所以是一维的而不是二维。

简单地说：0维是点，没有长、宽、高。一维是由无数的点组成的一条线，只有长度，没有宽、高。二维是由无数的线组成的面，有长、宽没有高。三维是由无数的面组成的体，有长宽高。维可以理解成方向。

因为人的眼睛只能看到三维，所以三维以上很难解释。正如一个智力正常,先天没有一只眼睛,一只耳朵的人(这样就没有双眼效应,双耳效应)。他就很难理解距离了,他很可能认为这个世界是2维的。

一个简单的说法：N维就是N条直线两两垂直所形成的空间，因为，人类只能理解到3维，所以后面的维度可以通过数学理论构建，但要仔细理解就很难.在量子力学,目前仍在建立的膜理论,认为世界是11维的。

七：高维空间

1、理论解释

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，我们的世界是由四维构成的(三个空间维，一个时间维)，但我们没有觉察到所有其他的维。

2、七维空间

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象。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。如果能沿着著名的莫比乌斯带走，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。

莫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，都只能认知成一个维。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。这就是二维(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。奇闻呀 wWw.Qiwenya.cOM

3、弦理论

现代物理学中的基本粒子包括费米子、轻子、 玻色子、希格斯粒子等。弦理论认为，基本粒子都是由一维的弦组成。弦以不同的形式振动，也相应表现为各种不同的基本粒子。弦可以有端点，称为开弦。

也可以自身首尾相接成闭合的圈，称为闭弦。科学家认为引力子是闭弦，使得引力子能够在高维的膜空间内传播。将来，我们或许可以通过引力，探测膜世界的存在。无法以实验证明弦的存在。

4、矛盾

既然一维空间是一条直线，那么如果有生物生活在一维空间，那么生物也是一条直线，可是这一条直线是什么构成的呢?显然，任何粒子，原子等等在一维空间也绝对不会表现出三维空间的形状和特性，它们必然会被一维空间的特性所改变。

同样，如果有生物生活在二维空间，那么生物也是平面，三维空间的任何事物在二维空间都只能具有二维空间的特性。我们可以发现，关于一维空间是一条直线，二维空间是一个平面，这种说法是不成立的。

数学的抽象思维方法在空间问题上忽视了一个矛盾，它用三维空间的思维方法来思考一维空间和二维空间，结果它描述的一维空间和二维空间仍然是三维空间。数学的“点、线、面”概念都只是思维形式，并且是三维空间的思维形式，而不是空间本身的存在形式。

八：零维到多维

零维

零维是一个没有长度、没有宽度、没有高度的点。

一维

一维是一条没有宽度、没有高度的线。

二维

二维是一个没有厚度的面。

三维

三维就是有长、有宽、有高的空间，这前几维都很好理解，不用画图，只记住一点就够了，我们三维世界里的点、线、面只是无限接近零、一、二维，而不是真正意义上的零、一、二维，因为在三维世界里画不出那样的点线面，即维度没有办法或目前没有办法向前跨越，高维想回到低维很难，比从低到高还难。

四维

四维就是在三维的基础上加上时间，我们可以把自身理解成一个点，时间理解成一条线，你沿着时间线从小到大从生到死，只能顺序前进，不能停止和后退，这就是四维。

五维

五维是在四维的基础上加上可能性，即你在任意时间点上做出的不同举动可以产生任意种可能性，每种可能性会产生一条新的时间线，从任意点放射出去，但任意时间点上的任意时间线都是不交叉的。

打个比方，比如你在高考时的一个决定会决定你现在是医生还是教师，假设你生活在五维世界，你是教师那条时间线上的，你要想去看看医生的你是什么样，你必须先回到高考时的时间，然后沿着医生那条时间线回到现在的时间才行。

六维

六维才是平行空间(先说一下平行空间非平行宇宙)，如果你理解不了五维，那下面就都不用看了，六维就是使五维任意时间点上的任意时间线通过改变引力或重力使五维扭曲而相交，从而可以直接穿越到另一种可能性，而不必再回到改变决定的那个时间点重走时间线。

七维

七维就是把整个六维空间看做是一个点，即加入奇点，即时间开始的那个点，无数个这样的点组成的线即七维。

八维

八维就是在七维线上任意点会产生任意个宇宙，或与我们相似，或与我们完全不同，同五维一样，这无数个宇宙的可能性是不相交的，如果要穿越，需要先回到七维线上的任意点再选择另一个可能性的宇宙重走时间线才行。

九维

九维同六维差不多，就是通过改变引力或重力使八维扭曲而使不同可能性的宇宙时间线相交，达到直接穿越平行宇宙的能力，由此我们不难发现，123、456、789是一个规律，只不过它们承载的参量是不一样的，123是静态的线，456是动态的线即时间线，789是动态的宇宙。

至于十维甚至之后的维度那是超越宇宙的推理，是宇宙之外的假设了，不过这一切的基础都是宇宙大爆炸理论的假设是真实的，如果有一天证明了宇宙大爆炸是假的，那么所有维度的定义都要推翻。

九：多维空间的产生

在宇宙的极早期，它诞生的10^-43秒内，它的直径仅有10^-33厘米，含有丰富的十维空间，所有的空间维都平等地卷缩在一起。在那样的空间中，宇宙的能量极高、温度极高，所有四种力都融为一体，相对论和量子理论可以归结为一个理论。

但是，这样高维度、高能量、高温度的空间是极不稳定的，就像胀气太多的气球，于是大爆炸发生了。维度被解散、能量发散、温度降低。三维的空间和一维的时间无限延伸开来，逐渐形成了我们今天可感知的宇宙;而另外六维的空间则仍然卷缩在普朗克尺度(即10^-33厘米)以内。

当宇宙处在10^32K这样极高的温度(这温度比我们得到的太阳的温度高10^26倍)时，引力与其他大统一力分离开来，引力随着宇宙的膨胀而不断延伸成长程力，。随着宇宙进一步胀大和冷却，其它三种力也开始破裂，强相互作用力和弱—电力剥离开来。

当宇宙产生10^-9秒之后，它的温度降低到了10^15K，这时弱—电力破缺为电磁力和弱相互作用力。在这一温度，所有四种力都已相互分离，宇宙成了由自由夸克、轻子和光子组成的一锅“汤”。稍后，随着宇宙进一步冷却，夸克组合成质子和中子。它们最终形成原子核。在宇宙产生3分钟后，稳定的原子核开始形成。

当大爆炸发生30万年后，最早的原子问世。宇宙的温度降至3000K，氢原子可以形成，其不至于由碰撞而破裂。此时，宇宙终于变得透明，光可以传播数光年而不被吸收。

在大爆炸发生100至200亿年后的今天，宇宙惊人的不对称，破缺致使四种力彼此间有惊人的差异。原来火球的温度现在已被冷却至3K，这已接近绝对零度。

这就是宇宙的演变史，随着宇宙的渐渐冷却，力将解除相互的纠缠，逐步分离出来。首先引力破裂出来，然后强相互作用力，接着弱力，最后只有电磁力保持不破缺。

十：多维空间存在意义

理解了宇宙的空间有更多维存在，再回过来看相对论与量子理论是如何产生矛盾的，我们就很容易理解了：这两个理论在日常的三维空间里是不可能统一的，它们的矛盾是必然的，只有在高维空间里才能得到统一。为了更好地理解这一点，我们可以举一个三维世界和二维世界的例子。

我们首先假设有一些生活在二维平面世界的生命，它们的世界里只有长和宽，根本无法理解第三维——“高”这一维。因此，它们对三维世界的感知只限于三维物体在平面世界的投影，或者三维物体与平面世界的接触面，试想一想，一个平面生命怎么能够通过投影来想象三维物体的丰富性和完整性呢?

当三维物体与平面世界接触时，三维物体在平面世界上的零碎片段，比如一张桌子的四根脚柱、人印在地面上的两双鞋印，更让平面生命摸不着头脑——这些拼不到一起的碎片究竟意味着什么呢?它们不能想象，四片互不相连的印迹怎么会构成一张完整的桌子呢?

那断断续续的鞋印上怎么会有一双完整的鞋呢?而且，鞋的上面竟然还有一个更加完整的人!用二维的眼光来打量这些碎片，你永远不可能将它们拼成一个整体。于是有一天，一个足智多谋的平面生命偶然想出一个绝妙的主意。

它宣布，平面世界之外还有一个“向上”的第三维，如果顺着这些碎片“向上”看，其实碎片是一个完整的整体!这真是个惊人的见解，大多数平面生命都困惑不解。相对论和量子理论的遭遇与这种情况非常相似，在我们的三维空间里，它们就像两块互不相干的碎片，永远也拼合不到一起。

但把空间“向上”抬一抬，把宇宙变为十维空间，相对论和量子理论这两块看似互不相干的碎片就会令人震惊地结合得天衣无缝，成为一个更完整的理论大厦的两根互相依存的支柱!虽然我们在三维空间中无法想象和描述一个多维的空间，但我们却能通过复杂的数学方程推导出它的存在。