多維空間定義 “維”是一種度量，在三維空間座標上，加上時間，時空互相聯絡，就構成四維時空。現在科學家的理論認為整個宇宙是十一維的，只是人類的理解只能理解到3維，打個比方：一個智慧生物生活在我們周圍，但只能理解二維，那它就處在二維世界了嗎？但在它們周圍的我們卻分明認為是三維，雙方都是智慧生物，誰對誰錯呢？

基本資訊

中文名：多維空間

英文名：hyperspace

提出者：愛因斯坦

應用學科：物理

適用領域範圍：物理

標準模型

多維時空標準模型，當今世界流行11維時空的說法。

首先，應先思惟何謂空間，不能被感知的僅停留在概念範疇的應否被定義為空間？

其次，將“多維”這個概念加到“空間”前是否合理？僅停留在空想或數學理論模型中的“多維空間”對人類來說有實證意義嗎？可以有”多維“的概念，但”多維“的還是空間嗎？

具體維數

熟知維數

0維

0維：沒有長寬高，單純的一個點，如奇點(一個無限小的點）。

一維

一維空間只有長度

二維

二維空間平面世界，只有長度和寬度

三維

三維空間長寬高立體世界我們肉眼親身感覺到看到的世界 三維空間是點的位置由三個座標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間，具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間概念，是在三維空間基礎上所作的科學抽象。

四維

四維空間一個時空的概念 日常生活所提及的“四維空間”，大多數都是指阿爾伯特·愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關係，是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸，而這條時間的軸是一條虛數值的軸。根據阿爾伯特·愛因斯坦相對論所說：我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。

理論維數

五維

從我們這個宇宙大爆炸開始到某個可能的結果，這段時間上的持續叫四維，而在這個四維時間線上任何一點都有無限種發展趨勢。這樣從四維上的某一點分出無限多的時間線，構成了五維空間。

六維

五維空間上兩條時間線如同二維空間（如報紙上的兩個對角點）不能直接到達，而把報紙對摺就可以直接到達報紙上的對角點。在六維空間中正如把二維空間彎曲一樣，五維空間也可以彎曲，產生了六維空間，在六維空間中可以直接到達五維時間線上的任意一點。

七維

七維空間包括了從宇宙大爆炸開始到宇宙結束，所有空間維，所有時間維上的所有可能性，以及在任意兩點直接到達的可行性。五維空間是某一點產生無限個發展趨勢，七維是所有點即無限點上產生無限個時間線。

八維

在七維空間上已經描繪了我們這個宇宙中從始到終，所有空間維，所有時間維，八維是什麼呢？對了，還有一個可供操作的點，那就是大爆炸這個點，八維空間中包括了從大爆炸處產生的無限多個宇宙，這些宇宙中有不同的物理定律，不同的引力常數，或許有沒有萬有引力、光速是否相同也說不定。

九維

九維空間則是八維空間的彎曲，在八維空間中，不能直接在各個宇宙中到達不同的兩點，而九維空間中則可以在八維空間中的兩點間直接到達。

十維

根據超弦理論，最小粒子不是實體的物質，而是由不同振動頻率的超弦形成的物質，不同的頻率產生了不同外在表現。在十維空間中，已經沒有物質了，只存在不同振動頻率的弦。在十維空間中一切皆有可能。

十一維

十一維空間，是由十維空間加上記憶和感知構成，愛因斯坦認為記憶是可延伸且具有彈性的，而感知是存在於時間、空間、記憶之外的。超弦理論的十維空間之後，推出了十一維空間的超膜理論。總之，十一維空間是由時間、空間、記憶與感知構成的。

存在意義

理解了宇宙的空間有更多維存在，再回過來看相對論與量子理論是如何產生矛盾的，我們就很容易理解了：這兩個理論在日常的三維空間裡是不可能統一的，它們的矛盾是必然的，只有在高維空間裡才能得到統一。

為了更好地理解這一點，我們可以舉一個三維世界和二維世界的例子。我們首先假設有一些生活在二維平面世界的生命，它們的世界裡只有長和寬，根本無法理解第三維——“高”這一維。因此，它們對三維世界的感知只限於三維物體在平面世界的投影，或者三維物體與平面世界的接觸面，試想一想，一個平面生命怎麼能夠透過投影來想象三維物體的豐富性和完整性呢？當三維物體與平面世界接觸時，三維物體在平面世界上的零碎片段，比如一張桌子的四根腳柱、人印在地面上的兩雙鞋印，更讓平面生命摸不著頭腦——這些拼不到一起的碎片究竟意味著什麼呢？它們不能想象，四片互不相連的印跡怎麼會構成一張完整的桌子呢？那斷斷續續的鞋印上怎麼會有一雙完整的鞋呢？而且，鞋的上面竟然還有一個更加完整的人。用二維的眼光來打量這些碎片，你永遠不可能將它們拼成一個整體。

於是有一天，一個足智多謀的平面生命偶然想出一個絕妙的主意。它宣佈，平面世界之外還有一個“向上”的第三維，如果順著這些碎片“向上”看，其實碎片是一個完整的整體！這真是個驚人的見解，大多數平面生命都困惑不解。

相對論和量子理論的遭遇與這種情況非常相似，在我們的三維空間裡，它們就像兩塊互不相干的碎片，永遠也拼合不到一起。但把空間“向上”抬一抬，把宇宙變為十維空間，相對論和量子理論這兩塊看似互不相干的碎片就會令人震驚地結合得天衣無縫，成為一個更完整的理論大廈的兩根互相依存的支柱！雖然我們在三維空間中無法想象和描述一個多維的空間，但我們卻能透過複雜的數學方程推匯出它的存在。

產生

在宇宙的極早期，它誕生的10^-43秒內，它的直徑僅有10^-33釐米，含有豐富的十維空間，所有的空間維都平等地捲縮在一起。在那樣的空間中，宇宙的能量極高、溫度極高，所有四種力都融為一體，相對論和量子理論可以歸結為一個理論。

但是，這樣高維度、高能量、高溫度的空間是極不穩定的，就像脹氣太多的氣球，於是大爆炸發生了。維度被解散、能量發散、溫度降低。三維的空間和一維的時間無限延伸開來，逐漸形成了我們今天可感知的宇宙；而另外六維的空間則仍然捲縮在普朗克尺度（即10^-33釐米）以內。

當宇宙處在10^32K這樣極高的溫度（這溫度比我們得到的太陽的溫度高10^26倍）時，引力與其他大統一力分離開來，引力隨著宇宙的膨脹而不斷延伸成長成力，隨著宇宙進一步脹大和冷卻，其它三種力也開始破裂，強相互作用力和弱—電力剝離開來。

當宇宙產生10^-9秒之後，它的溫度降低到了10^15K，這時弱—電力破缺為電磁力和弱相互作用力。在這一溫度，所有四種力都已相互分離，宇宙成了由自由夸克、輕子和光子組成的一鍋“湯”。稍後，隨著宇宙進一步冷卻，夸克組合成質子和中子。它們最終形成原子核。在宇宙產生3分鐘後，穩定的原子核開始形成。

當大爆炸發生30萬年後，最早的原子問世。宇宙的溫度降至3000K，氫原子可以形成，其不至於由碰撞而破裂。此時，宇宙終於變得透明，光可以傳播數光年而不被吸收。

在大爆炸發生100至200億年後的今天，宇宙驚人的不對稱，破缺致使四種力彼此間有驚人的差異。原始火星的溫度已被冷卻至3K，這已接近絕對零度。

這就是宇宙的演變史，隨著宇宙的漸漸冷卻，力將解除相互的糾纏，逐步分離出來。首先引力破裂出來，然後強相互作用力，接著弱力，最後只有電磁力保持不破缺。

使用幾何體系是人們使用圖形形象的描述運動的一種方法。在幾何圖形中，使用獨立變數的個數稱為維數。描述一個物體，三維也就夠了，不需要第四維。更不需要多於四維的維度。當一個物體的形態不隨著時間變化時，一個物體的運動就可以簡化為二維，一個空間維，一個時間維。如果物體的形態隨著時間變化，可以使用第四維vt，但不能使用ct，因為物體的運動速度不都是光速不能把所有的物體運動速度都說成光速。在所有幾何體系中，只有歐氏幾何的座標軸是平直的，三維只在座標原點有個交點，推廣到四維，同樣應該是這樣。雖然彎曲的座標軸可以方便的表示物體的運動，照樣不是可取的。因為結果不是唯一的。座標軸是比較基準的圖上顯示，是不能隨意選取的。

空間裂縫

超弦理論還給我們帶來一個更加令人震驚的結果：我們的空間結構居然是離散的，而不是連續的！在我們的日常經驗中，空間和時間總是無限可分的，但事實卻大謬不然。空間和時間都有自己的最小值：空間的最小尺度為10^-33釐米，時間的最小值是10^-43秒。因為當空間小到10^-33釐米後，時間和空間就會融為一體，空間維度就會高達十維，在這樣的情況下，即使空間還能分割，那也是我們現在所不能瞭解的了。

事實上，量子理論就是關於“離散的量”理論，“量子”一詞的含意就是“一個量”或“一個離散的量”。早在1900年，量子理論剛誕生時，科學家們就發現，在微小的粒子世界，能量是一份一份發出的，而不是連續發出的。就像人民幣的最小單位是“分”，乒乓球只能一個一個地買，而不能半個半個地買，這些都是日常生活中關於事物不可無限分割的例子。

雖然當時科學家已經知道了粒子能量的不連續性，但他們卻不知道為何有這種不連續性，只是被迫接受而已。但我們都知道了，這與空間的不連續性密切相關。正是由於空間有最小的、不可分割的單位，才會影響到基本粒子的能量發射方式。

所以，我們基於時間和空間是連續的舊理論必須被拋棄，在普朗克尺度下，弦是一段一段的，開弦就是一段線，閉弦就是一個圓圈，每一個弦片攜帶的都是一份一份的動量和能量。

空間具有一個最小的、不可分割的值，這個不可思議的現象會導致什麼樣的結果呢？我們很容易想到：我們宏觀的空間結構是由一份份最小的空間包組合起來，在這一份份的空間包中間，極有可能存在著我們無法探測的空間裂縫！所謂“蟲洞理論”中在空間中鑿開一個洞口的設想，從理論上來說真的是可行的，這就是尋找相鄰空間包之間的裂縫，然後用難以想象的高能量轟開這個裂縫，一個蟲洞就出現了！可以說，小小的十維空間包以及它們之間的裂縫存在於我們空間的每一個角落，只要我們有足夠的能量，我們可以在任何地方鑿開一個蟲洞。

大統一宇宙理論

今天，我們深深知道，浩瀚宇宙中所有紛繁複雜的現象都可以追溯到同一個源頭，人類發現的大大小小的規律最終都可以被一個根本的規律所囊括。為了理解這一點，我們以地球生命的發展為例：我們人類不同的人種都可以追溯到同一個起源，而人、猩猩、猿猴又可以追溯到同一個祖先，以此類推，所有的哺乳動物都擁有相同的祖先，所有的動植物也都擁有相同的祖先，最後，所有的生命都起源於同一個細胞——生命只有一個源頭。

宇宙中所有星系的起源也同樣能夠追溯到同一個源頭，太陽系中的星體都起源於同一個星雲，所有的星雲都起源於相同的分子，所有的分子都由那幾百種基本粒子演變而來。這樣，順著時間之流一直向上溯源，我們終於來到了大爆炸開始的時刻，在這裡，空間、時間和物質都是融為一體的，一切都歸結為一點。

宇宙從同一點出發，經過了100多億年的漫長歲月，進化出一個複雜多變的世界，但不管這個世界是如何千變萬化，在所有現象的背後，都有一個最根本的規律在執行，這就是宇宙起點時的源頭規律。這個規律就是一個包羅永珍的規律——所謂“萬物至理”即是如此。

這個“萬物至理”的理論就是超弦理論，它建構了宇宙開始時刻的十維空間圖象，隨著十維空間的崩裂，超弦理論也分裂成兩個理論——相對論和量子理論，此後，隨著物質豐富性的增加，它們又分裂成更多的理論。今天，我們不斷向上回溯，終於描繪出了宇宙大統一的圖景——一個極具神秘色彩的十維宇宙。

回答這個問題，其實是要搞清楚，什麼是空間？什麼是維度？首先，空間可以是物理概念，也可以是數學概念，作為物理概念的空間，如今因為相當論，量子理論，新的時間空間理論等，而變的複雜，但是，總的來說任然是三維空間。數學概念的空間，其實是一個抽象概念，一個集合加上拓撲結構，就是一個空間，所以數學裡的空間非常多，著名的有歐氏空間(向量空間)，非歐空間，黎曼空間，Hilbert空間，Sobelov空間等等不一而足。這些空間有的有物理空間作為它的對應物，有的就是純數學概念，是為了探討某個數學問題的需要，人為定義的，未必有什麼物理對應物。

維度，則純粹是數學概念，它的定義是，對於某個空間(物件)的任意一個元素，用於描述(表示，可以是算術運算，也可以是函式，甚至是抽象對映)該元素的獨立變數(也是該空間的一些元素)的最少數量(不一定是自然數)，就叫做該空間的維度。根據這個定義，多少維度都不難理解，就是獨立變數的數量而已。可以一維，二維，三維，四維，n維，有理數維，實數維，甚至無窮維，都沒有問題，拓撲結構的定義而已。所以，要回答和理解有關維度問題，必須到數學裡面來，在哪裡根本不存在這樣的疑問，在物理意義上的任何回答，都是無的放矢。

順便說一句，很多這樣的疑問，大概就是因為某些科幻小說引起的，在某些科幻小說中設想了所謂低維空間生物，高維空間生物，甚至還提出什麼降維武器，降維打擊，讓人眼花繚亂，其實沒有多少科學依據，信口開河而已，不必信以為真。