我們生活在三維空間中是一個常識。
也就是說,我們可以用三個數字來表示空間中一個點的位置。例如,緯度、經度和海拔。
但為什麼空間是三維的?為什麼它不是兩維、四維,或其他一些維數,如科幻小說中那樣?
在M理論中,空間有十個維度,十維空間方向中的七維被捲曲得非常小,留下三維大而近似平坦的方向。它就像一根吸管。吸管的表面是二維的。然而,一個方向被捲曲成一個小圓圈,因此隔開距離看,吸管就像一根一維的線。
為什麼我們不生活在一個歷史中,其中八個維度被蜷縮得很小,只留下我們注意到的兩維?
原因是,兩維動物將難以消化食物。如果它像我們一樣,有一個直通的腸道,它就會將那隻動物分裂成兩部分。這個可憐的生物就被分解了。因此,對於任何像智慧生物這樣複雜的事物,兩個平坦的方向是不夠的。
(一個三維空間正方體穿過二維平面)
三個空間維度有一些特殊之處。在三維空間中,行星可以在恆星周圍具有穩定的軌道。這是服從由羅伯特·胡克在1665年發現並由艾薩克·牛頓詳細闡述的引力服從平方反比定律的結果。
考慮兩個物體在特定距離處的引力,如果該距離加倍,則它們之間的力減到四分之一。如果距離增加3倍,則將力除以9,如果是4倍,則將力除以16,依此類推。這導致了穩定的行星軌道。
四個空間維度,萬有引力就會遵循立方反比律。如果兩個物體之間的距離加倍,那麼引力將被除以8,3倍則除以27,如果是4倍,則除以64。這種立方反比律的改變使行星在它們的恆星周圍不可能擁有穩定的軌道。
它們要麼落入它們的恆星,要麼逃逸到外面的黑暗和寒冷中去。同樣,原子中的電子軌道也不穩定,這樣我們所知道的物質就不會存在。
因此,雖然多重歷史的思想允許任何數目的幾乎平坦的方向,但只有擁有三個平坦方向的歷史將包含智慧生命。只有在這樣的歷史中這個問題才會被提出:“為什麼空間具有三個維度?”