多维度是什么意思（各个维度的概念解析）
2022-11-15
当人们提到“多维度”，总不免浮想联翩。“平行宇宙”、“弦论”等关键词会不由自主的涌进我们的脑海。“多维度”这个概念的确是源于超弦理论，但是大家对“多维度”的理解可谓五花八门。
我们知道，物理学的维度和数学上的维度还是有区别的。数学是人类目前掌握的最为严谨的语言，它非常讲究逻辑性，而物理学虽然也讲究逻辑性但是它不会像数学那么“呆板”！显然这里不是说数学和物理谁优谁劣的问题，只不过它们因出发点的不同必然在很多方面表现出差异性。
但是今天这个多维空间主要讨论的是物理学上的多维，所以切勿单纯用数学空间的角度来理解。而且，实际上，人们无法观察到真实的高维空间，所以本文也只不过是一种猎奇心态下写的可能满是漏洞的描述，大家也就将就着看，切勿太过认真！
维度的异类：时间维
在牛顿经典物理学的范畴里，空间是三维的，时间是均匀的并不会随着外界变化。但是，爱因斯坦并不认为时间这个参数是静止不动的，他通过相对论公式看到了不均匀分布的时间，比如在黑洞周围度过的1个小时可能在地球上已经过去几十年。
正是爱因斯坦看到了时间的这种可变化性，所以他将时间独立出来，并看着是一种宇宙参数。
既然描述宇宙不再局限于原来的三维空间，多了时间这一参数，那么何不将时间当作一个维度呢！于是，时间被当作全新的维度纳入了宇宙的描述之中。
一定要记住，时间这一维度可不等同于空间上的维度，时间的单位是秒，空间的单位是米。
在物理的世界里，人类一定要足够大胆，要敢于“奇思妙想”。因为宇宙并不像我们认识的那么刻板，人类如果用一种固有思维来理解宇宙的话，那自然就走进了死胡同。
空间是什么？时间是什么？物质又是什么？它们真的有这么大的差别吗？
题外话
但是，说来也搞笑，在中国的民间存在太多“科学家”，他们只学会了奇思妙想，而忘了如何去严谨支持这些奇思妙想。
所有的奇思妙想并不是毫无根据的，它是基于严谨的数学语言和实证的，而且最重要的是你能够预言某项还未发现的新事物。
最最重要的是，这些“科学家们”还要保持一颗正确的谦虚心态，不要整日叫嚣自己证明了这证明了那，发现了这发现了那！
好像深怕别人不理解你似的。何况就是连爱因斯坦当年提出相对论时，他也并不清楚这个理论是否一定正确，他只是觉得这套理论可以很好的解释很多宇宙现象。
而那些自认为洞晓一切的“大师们”何不稍微克制一下心中的兴奋，别用高深的语言吓到了普通大众！因为数学是一种有门槛的工具，大众显然无法轻易理解这种知识结构的，如果你硬要对大众去传播你的知识，你只不过是满足了自己的内心需求，自我验证而已，因为大众无法用数学语言反驳你，但是，你的想法真的是真实的世界吗？
如果你不满足于“自我爽”的状态，你就应该谦逊地验证自己的语言描述是否错误，你应该去找数学家和物理学家，而不是在这用偏激地语言控诉着所有人都不理解你。
弦论是一种将宇宙组成解释了能量弦的理论，为了达到自洽需要多维！
何来十一维？
跑偏了，回到正题！
物理的三维空间，在爱因斯坦的杰出工作之下引入了时间这一维度。但是，今天谈到的宇宙一维到十一维，在其中，时间也被作为一个重要的参数进行考虑。
我们知道，维度只是事物的不同的面，通过它们，我们感知到了真实世界。日常生活经验中，我们一踏入这个世界，就会立即觉察到周围存在着三个维度——它们确定了宇宙中所有物体的长度、宽度和厚度（分别对应x、y、z三个轴）。
除了这三个可见的维度，还有更多维度吗？
科学家对此给了肯定答案。膜理论认为，宇宙存在十一个不同的维度。这些不同的面支撑着宇宙、自然的基本作用力，以及宇宙物质的所有基本粒子。
那么高维度是怎样一种体验呢？显然，人类目前是无法真实领略到的。当然，也可能根本就不存在高维。
也就是说膜理论(脱胎于弦论）有可能是错的？这当然不排除这种可能。
但是，基于严谨数学语言搭建起来的理论学说不大可能是忽悠大众的恶作剧。因为弦论能通过大多数科学家的质疑，说明它在很大程度上是自洽的。
而如果有一种理论在21世纪了还能如此轻松地瞒天过海，这种理论确实也是自有其高深处，至少说这种理论在当下是无法反驳的，是我们理解世界的一种非常具有说服力的方式。
而且，即便是恶作剧又怕什么呢，突破它很可能会使得人类引来全所未有的大发展。
所以，那些动不动就对“宇宙大爆炸”“弦论”等所有一切主流思想进行简单否定的人们，也请你慎重！
为何我会一而再再而三地如此说，实在是因为近来发现这网络上持“偏见”的人实在太多，我丝毫不企图想通过我的语言来说服他们，这将是一项极其不太现实的事情。而我更想告知那些“无辜”的人，千万不要被这些人影响了判断！
记住，如果你对某件事感到质疑，你应该先去从各个角度来观察它，不要简单地被别人左右了思想，包括此刻的我，你应该知道什么是真实，什么是虚假，然后有一颗执着寻找答案的心，这样你的人生将在这种思维方式下，很可能（看到没，我用的是很可能，我没有说死，那么人会吗？）收获更多阳光！
在超弦理论中，人们为了统一引力和量子力学，即将爱因斯坦的宏观的广义相对论和微观的量子力学进行统一，宇宙的空间必须至少拥有十到十一维才能说的通。
但是，我们真切感知到的维度只有四维维，那么剩下的6-7维呢？超弦理论在将其联系到宇宙大爆炸时，对此进行解释道：在宇宙大爆炸中，现在感知到的三维空间从奇点（一个普朗克尺度）中逃逸出来，而剩下的维度因某种目前并不知晓的原因仍压缩在一个普朗克尺度内。
宇宙高维为何物？
也就说，如果谁能进入一个奇点内，谁将看到额外的7维。
但是，我们知道，黑洞的中心就是一个奇点，人能够进入黑洞中央吗？这不简直就是痴人说梦嘛。难道科学家在忽悠我们？他们刻意将我们引入到死胡同里，然后让我们怀疑的人闭嘴？其实，哪有这么简单！这种假说也是基于很多现象的推测，一个普朗克尺度为1.6×10^-33cm，这个尺度是计算的结果。以后随着很多创造性的思维和手段的发明，这个尺度也说不准可以观测的到，说不准也能看见那些传说中的神奇空间。
那么，如果人们到了这个奇点之内，我们来到了高维空间，那将是怎样一种体验呢？于是，基于空间维度的共同性进行的维度空间设想开始了。人们从现有的三维空间为出发点，总结高维空间对于低维空间的独特性，以试图揣测高维空间的种种景象。
维度的遐想
维度遐想
但是，这种揣测只是一种揣测，并无实证，所以大家也只需简单地以看热闹的心态来围观即可，切入过多解释。
好的， 我们开始从宇宙的第一维一直走到第十一维。
第一维度，这个很好理解，正如已经提到的，是能够形成长度（亦即x轴）的维度。解释一维的最好物体是直线，它只有长度，而没有其他可识别的特点。
第二维度，在原有x轴（或长度）的基础上加上y轴（或宽度）。与之对应的是我们常说的面。
第三维度，在二维的基础上再加上厚度（z轴）。它给所有物体带来了领域感和横截面。三维的最好例子是立方体，它存在于三个维度中，有长度、宽度和厚度，因此有了体积。
为理解第四维度做铺垫：
前三维度对我们来说是很好理解的，因为我们真真实实能够感知到，但是如果往第四、第五、第六维度等更高维度进行感知和理解就有难度了。
所以，我们非常有必要对前三维度之间的关系进行必要的梳理和总结，并以此为推导。
在前三个维度中，假如有一个点存在第一维度上的一条直线上，此时如果在第一维度内，该点要达到另外一个点，它必须得跨过这个点与另外点的直线距离，而且对这个点来说，它只有这么一条路可走。
但是，如果跳出第一个维度，从第二个维度来看，我们就可以看见，该点要达到另一个点，他就不只有一条路可走了，他完全可以从第二个维度，即宽度，绕行到那个点，这种路径对该点来说有无数种选择。
如果从站在与原来那个点类似的点（即同一直线上的点）的角度来看，它就会发现一个非常有意思的现象：原来那个点突然间消失了，然后过了一会儿，突然间出现在另一个点的位置。
同理，第三维度，对第二维度也有类似的关系。维度具有递增特性，高维度的物体能够随意到达低维度的任何位置。
于是....
第四维度，时间，为什么时间会被当作第四维度？这实际上是基于物理世界特性的考量，因为时间和前三维度一样，物体可以通过时间达到前三维度的任何位置，这显然是符合维度递增特性的。但是，有必要指出，在前四维度来讲，时间是一个伪维度。
在时间这个维度，如果拿人的一生来举例的话，我们可以看到一条时间线，它包括了人的出生、生长、长大、衰老和死亡。
为第五维度铺垫：
如果说前四个维度我们都难以理解的话，那么对接下来维度的理解就更大了。
我们知道，前四个维度还处于经典物理范畴，什么是经典物理范畴，简单来说，就是事物的行为只有一个历史版本，它只会按照一种时间线前进，时间还被当作不可改变的参量。
但是，在接下来的更高维度，因为有比时间（第四维度）更高维度的存在，这种固定模式就会被打破，在第五维度等更高维度看来，时间完全是一个可以控制的参量。
第五维度，在第四维度的时候，我们可以看到单一方向的人生“时间线”，但是在第五维度，我们不仅有了时间的“长度”，还有了“宽度”，即我们在我们的人生过程中，朝其他方向发展的可能。
举例来说，假如有一个人的人生轨迹是成为一名医生（此时，还是第四维度层面，时间线是单一方向的），此时，如果站在第五维度来看，此人就不应该只包括成为成为医生一种人生轨迹，他可以在他的人生过程中分支出成为律师、教师等无数种可能。这个时候，我们可以看到类似“时间平面”的概念。
第六维度，同理，我们应该知道，这个维度可以被描述成“时间块（立体）”概念，但什么是“时间块”呢？我们知道，在第五维度时，你一个人将来的所有的人生轨迹可能（成为医生、律师、老师等等）构成了这个时间“平面”。
如果站在第六维度，你就可以设想，在你身边有无数个人和你一样拥有无数种人生可能的“时间面”，你可以跨越原先的这个起点限制，成为所有人所有可能人生中的任何一个位置。
这就类似于孙悟空的变身术，你可以变身成别人，并占据他的人生轨迹。在这个维度，你可以成为我们这个宇宙中所有按照我们这个宇宙规律运行的任何一种结果。
第七维度，在第五维度和第六维度，所有事件的起点都还是一样的，都是起源于我们的宇宙大爆炸，都还是在同一个宇宙的范畴内。
但是，到了第七维度，我们就得上升到宇宙这个层面了，并把我们的宇宙看作一个点，然后，我们就可以看到这个点在“时间线”到达另一个点的过程，也就是我们在这个维度将看到我们这个宇宙在时间作用下“产生、发展、死亡”的过程。
第八维度，同理，类似“时间面”的概念，只不过这时的对象是我们的宇宙，而不是之前我们宇宙内的事物。在这个维度，我们可以看到我们宇宙朝各个方向发展的可能。也就是说，我们不仅可以看到宇宙的一种”人生轨迹”，还可以看到无数种其他的宇宙可能的发展轨迹。
第九维度，平行宇宙，也同理之前的推导，在第九维度，我们可以看到有很多和我们宇宙类似，但不同起始点的宇宙，在他们的宇宙内，各自遵循的自然规律和我们的完全不同。这些宇宙，自然也有各自在“时间面”的发展过程。
第十维度，我们可以把第九维度之前所有的可能看作是一个点，如果此时我们还要往更高维度发展的话，就必须得有一个与此类似的点，但是在第十维度上，我们所到达的高度已经涵盖了一切可能性和想像力，也就是说，我们无法再找到一个与之类似的点。自此，维度达到最大，再也无法进行想像，它是维度意义上我们所能设想的自然极限。
第十一维度，未知
平行宇宙？
多说几句：
上面这种说法，是基于很多理论杂糅版的解释。这种解释很难说有什么科学根据，只不过完全是一种遐想，我们自然也无法知道高维度空间到底会是怎样一种情镜，但是，想象也是不错的，但是切勿像某些人一样傻傻真假分不清！
此外，我们知道，前四个维度我们能够感知到，但是其他七个维度我们就无法感知了。对此，“弦理论”给出了两种机制来解释：要么这些额外的额度卷缩在极小的尺度上，要么我们这个世界存在于一个三维的子流形，也就是一张“膜”上，在这里，除了引力，所有已知粒子都是受到限制的（亦即膜理论）。
卡拉比-丘流形
如果额外维度是卷缩的，那么这六个维度就必然存在于“卡拉比-丘”流形（上图）中。即便我们无法感知它们，它们也可能最初支配过宇宙的形成。这就是为什么科学家相信，用望远镜研究来自早期宇宙的光线（如几十亿年前），回望时间上的过去，就可能会看到这些额外存在的维度影响宇宙演化的方式。
正如其他候选“大统一”理论——也就是所谓的“万物理论”一样，之所以相信宇宙是由十一个维度构成的（或更多，取决于采用哪种弦理论模型），是因为它们想要把粒子物理的标准模型和引力的存在统一起来。简短地说，这是一种想对宇宙中所有已知的力相互作用的方式，以及其他“可能宇宙”自身可能的运作方式进行解释的尝试。