相信對宇宙對物理有點(diǎn)興趣的大概都聽(tīng)過(guò)“宇宙是十一維的”這說(shuō)法，但是為什么宇宙是十一維的？知道的人卻很少。有些人即便知道這個(gè)事跟超弦理論有點(diǎn)關(guān)系，也只是知道超弦理論里面似乎有這樣說(shuō)，對于為什么超弦會(huì )這樣說(shuō)，知道的就更少了。

　　回到三維的世界

　　要搞清楚十一維的宇宙，我們還是先從我們最熟悉的三維世界開(kāi)始：當我們說(shuō)我們現在處在三維世界的時(shí)候，我們指的是空間是三維（長(cháng)寬高）的，如果再把時(shí)間算進(jìn)來(lái)，那么一共就是四維。

　　為了描述我們這個(gè)世界，物理學(xué)家們建立了許多非常出色的理論，比如牛頓力學(xué)、麥克斯韋電磁學(xué)、愛(ài)因斯坦的相對論等等等等。但是這些理論都有一個(gè)共性：它們對維度是沒(méi)有要求的。

　　沒(méi)有要求就是說(shuō)，麥克斯韋的方程組也好，牛頓愛(ài)因斯坦的方程也好，不管你是在3維世界，還是在4 5 6 7 8維的世界去計算，這些理論都能給出正確的結果。也就是說(shuō)，這些理論對世界的維度沒(méi)有做任何限制。

　　直到有一天，出現了一個(gè)叫超弦的理論，這個(gè)理論竟然破天荒的對宇宙的維度做了嚴格的限制，它要求宇宙的維度一定要是某個(gè)具體的維度，不然就玩不下去了。

　　為什么超弦要指定維度

　　相信大家也會(huì )絕對奇怪，為什么超弦理論會(huì )限制宇宙的維度呢？

　　對于還沒(méi)有接觸過(guò)超弦的朋友，小編簡(jiǎn)單的提一下：超弦理論把世界最基本的單位看成一根根振動(dòng)的弦，這個(gè)弦的不同振動(dòng)的方式產(chǎn)生了不同的粒子，組成我們的世界。超弦理論吸引人的地方在于：它可以統一廣義相對論和量子力學(xué)，可以統一最基本的四種力（引力、電磁力、弱力和強力），是目前大統一理論的最佳候選人之一。當然，超弦理論本身還有非常多的問(wèn)題急需解決，還遠未到完善成熟的地步。

　　超弦理論的前身是弦理論，當科學(xué)家們提出弦理論的時(shí)候，他們理所當然的認為弦理論與之前的理論一樣，應該都在各個(gè)維度都可以用，于是他們把弦理論用來(lái)計算三維空間的物理量的時(shí)候，發(fā)現了一些讓人哭笑不得的事情：比如在求解概率的時(shí)候，他們竟然算出了負數，或者大于1的數。

　　我們都知道概率是一個(gè)0到1之間的數，0表示不可能發(fā)生，1表示絕對發(fā)生。那么，概率為負數或者大于1這是什么鬼？

　　針對這個(gè)問(wèn)題，美國羅格斯大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家洛夫萊斯提出了一個(gè)令人震驚的解決方案：他說(shuō)當你把問(wèn)題放在三維空間的時(shí)候會(huì )發(fā)生這種問(wèn)題，但是，如果你把這個(gè)理論放到一個(gè)特殊的維度里，計算的概率值就會(huì )完美的處于0到1之間。

　　通過(guò)驗證，他們算出這個(gè)維度不是4維5維或者10維，而是25維。

　　沒(méi)錯，就是25維，這比我們的3維世界高出太多了。有的讀者會(huì )有疑問(wèn)：你的標題不是說(shuō)11維么，這里怎么變成25維了？

　　別著(zhù)急~這里的25維是超弦理論的前身弦理論得到的結果，弦理論后面還要經(jīng)過(guò)幾次充值變得更加強大，變成超弦。

　　那么，為什么弦理論下需要在25維下才能使計算結果有意義呢？

　　光子的質(zhì)量

　　光是一個(gè)很神奇的東西。

　　根據狹義相對論，任何有質(zhì)量的物體的速度都無(wú)法超過(guò)光速，光子之所以能夠以光速飛行，是因為光子的靜質(zhì)量為0。但是在量子力學(xué)里，時(shí)空中充滿(mǎn)了量子漲落，我們通過(guò)不確定性原理對物體最低能量的探索，我們發(fā)現物體最低的“量子漲落能量”并不為0。

　　我們都知道弦是非常小的，在這么小的地方肯定也是存在量子漲落的，所以弦的最低能量也不為0，弦的這個(gè)最低能量加上弦振動(dòng)的能量就是弦的整體能量。但是，光子的這個(gè)最低能量必須為0。

　　根據弦理論，在不同的維度里，這個(gè)弦的最低能量值千變萬(wàn)化，但是他們經(jīng)過(guò)一系列的計算之后發(fā)現：光子的整體能量（最低能量+振動(dòng)能量）與2+（D-1）×（1+2+3+4+5+……）成正比（其中D代表維度）。

　　歐拉的不可思議公式

　　歐拉，這是一個(gè)所有學(xué)數學(xué)的人都無(wú)法回避的名字，是數學(xué)界神一樣存在的人物。歐拉一生的數學(xué)成功不計其數，但是可能讓大家最為驚嘆的就是下面這個(gè)歐拉公式：

這個(gè)神一樣的公式，把數學(xué)里最常見(jiàn)的幾個(gè)常數用這樣的關(guān)系表示出來(lái)，美的不可方物，要說(shuō)這是數學(xué)里最美的公式，相信也沒(méi)多少人有異議。

但是，上面的歐拉公式雖然美，但是不是我這里想說(shuō)的，我這里要說(shuō)的不可思議公式是這個(gè)：1+2+3+4+5+……=-1/12（正整數無(wú)窮項相加竟然得到負十二分之一這樣一個(gè)負數）。

我們直觀(guān)的認為，正整數無(wú)窮相加怎么著(zhù)都會(huì )得到一個(gè)非常非常大的數，怎么會(huì )得到一個(gè)負數呢，而且還是一個(gè)負分數?？梢哉f(shuō)，歐拉的這個(gè)公式賦予了無(wú)窮大意義，有興趣的可以去搜搜看這個(gè)公式的推導，這些不可思議卻又真真切切存在的東西正是科學(xué)最迷人的地方。

超弦的世界

有了歐拉的不可思議公式，我們把它代入到光子的能量公式（光子的整體能量（最低能量+振動(dòng)能量）與2+（D-1）×（1+2+3+4+5+……）成正比（其中D代表維度））里去，就可以得到當D=25的時(shí)候，光子的能量等于0。

弦理論下的25維就是這么來(lái)的。

接下來(lái)，弦理論開(kāi)始了大規模的充值，然后弦理論升級為超弦理論，超弦理論里的這超不是超能力或者超級怎么怎么厲害的意思，而是超對稱(chēng)。

超弦理論跟弦理論不一樣的地方在于：超弦理論的弦除了在普通空間的D維方向上振動(dòng)以外，還在超空間的格拉斯曼數坐標的方向上振動(dòng)。因此，光子的質(zhì)量還要包含這兩個(gè)方向的效果，所以在超弦里這個(gè)能量變成了弦理論的三倍。

于是：光子的整體能量（最低能量+振動(dòng)能量）與2+3×（D-1）×（1+2+3+4+5+……）成正比。代入進(jìn)去可以得到：2-（D-1）/4=0，算出來(lái)D=9。

這就是說(shuō)，超弦理論里只有當宇宙的空間的維度為9的時(shí)候，超弦理論才有效。

可能，又有人要問(wèn)：怎么是9，說(shuō)好的11在哪里？

M理論

超弦理論建立起來(lái)以后出現了一個(gè)難題：科學(xué)家們發(fā)現在9為空間里存在5種形式不一樣的超弦理論，這5種理論到底誰(shuí)是對的誰(shuí)是錯的？

這時(shí)候有叫威騰的人走了出來(lái)，他采用了這樣一種思路：現在有5中理論不知道誰(shuí)對誰(shuí)錯是吧，那么我就假設你們都是對的，然后從一個(gè)理論出發(fā)去推導，如果能夠找出什么矛盾出來(lái)，那就應該有辦法縮小目標范圍了。

威騰的想法是好的，其實(shí)就是反證法的思想，但是，讓他沒(méi)想到的是：不管他怎么找，他就是找不出這這5種理論的矛盾出來(lái)。然后，在這個(gè)過(guò)程中，我們的威騰突然打通了任督二脈，它發(fā)現這5種超弦理論不僅不存在矛盾，而且就是一個(gè)理論的5種化身。

既然確定了方向，那么剩下來(lái)的就是風(fēng)雨兼程。

既然現在已經(jīng)知道5個(gè)超弦理論其實(shí)是某個(gè)更加神秘理論的5個(gè)分身，那么接下來(lái)的任務(wù)當然把它找出來(lái)。

當然，如此神秘的理論，哪有這么容易被找到。但是，雖然沒(méi)有找到，但是大家還是發(fā)現了一些這個(gè)理論應該具備的性質(zhì)，也不影響威騰先把這個(gè)理論的名字取好：如此神秘的理論，就叫M理論算了。

雖然我們還未能揭開(kāi)M理論神秘的面紗，但是我們知道那5個(gè)不同的超弦理論是在一個(gè)更高的維度里實(shí)現統一的，超弦理論的空間維度是9維，所以M理論的空間維度就是10維，再加上不論在哪里都存在的時(shí)間維，剛好就是11維。

終于看到11這個(gè)最終的數字了，沒(méi)錯，之所以說(shuō)我們現在的宇宙是11維的，就是M理論里的10維空間和1維時(shí)間。

11=10+1。

結語(yǔ)

大家平?？吹降?1維宇宙就是這么來(lái)的。

因此，當我們在說(shuō)“我們的宇宙是11維的時(shí)候”，我們也要清楚這是M理論里預言宇宙的時(shí)空維度。但是，我們也知道M理論還有非常多的路要走，它最終是否正確我們也不知道，完全可能最后發(fā)現M理論是錯的，那么宇宙就完全可能是其他的維度，所以，當你在跟其他人談?wù)撨@個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，要記得給自己留后路~

最后再談一個(gè)問(wèn)題：根據M理論，如果我們的宇宙真的是11維的，那么為什么我們現在只能感覺(jué)到4維（3維空間+1維時(shí)間）呢？

這是因為其他幾個(gè)空間在很小的地方蜷縮起來(lái)了，用術(shù)語(yǔ)說(shuō)叫緊化了。這個(gè)也很好理解，比如我們遠遠的看一根電線(xiàn)，我們覺(jué)得它是一維的一根線(xiàn)，但是當你慢慢走近這跟電線(xiàn)的時(shí)候，就發(fā)現這原來(lái)是一個(gè)二維的曲面，或者說(shuō)三維的圓柱體了。

也可以這樣看：原本三維圓柱體狀的電線(xiàn)慢慢縮小，縮小到一定的范圍我們眼里就只有一條線(xiàn)了，其他幾個(gè)維度的空間也是一樣，這樣縮小了，所以我們看不到。