宇宙存在额外维度吗？为什么科学家希望证明多维空间？
爱因斯坦在相对论中，提出宇宙是由三维空间+一维时间组成的四维时空。
但是随着物理理论的发展，越来越多的科学家认为宇宙可能存在额外维度，额外维度的提出，让物理理论有了一个全新的方向，很多超前的物理理论，都开始利用额外维度，完成相关的理论基础。
如果可以证明多维空间的存在，那么很多理论都可以获得更加广阔的发展，三维空间中，物质结构被限制在三个维度中，如果存在四维空间甚至更高维度的空间，物质的结构形态，就可以更加丰富。
多维空间，可以提供更多可能性：
如果我们生活在二维空间，那么整个世界只有长度和宽度，物质结构也会非常简单，我们在一张白纸上，就可以画出二维空间中可能存在的结构。
但是当二维空间拓展到三维空间时，空间结构就会瞬间复杂很多。考虑柏拉图立体，在三维空间中，我们可以看到四面体、八面体、立方体、十二面体、二十面体。这些三维体块，每一个面都由一种多边形组成。
三维空间仅仅比二维空间多了一个维度，但是空间结构会复杂很多，物体的运动也可以获得额外的方向。
利用额外维度，物理学家可以找到很多超前理论，这些超前理论虽然很难证明，但是却可以形成相对统一的物理理论，将宇宙的四大基本力进行统一。
超前理论中的代表，就是弦理论，弦理论对额外维度的要求很高，因为弦理论的基础，是假设所有的粒子都由振动的弦组成。
但是目前科学家发现的粒子数量非常多，仅仅在三维空间里，弦很难通过振动产生足够丰富的粒子，因此弦理论认为宇宙至少存在十个空间维度，而弦可以在十维空间中振动，进而产生足够丰富的微观粒子，进而产生我们熟悉的宇宙。
宇宙真的存在额外维度吗？
由于人类的认知局限在三维空间，因此我们对一维、二维、三维空间非常了解，但对四维空间一无所知。
想要凭空想象四维空间并不现实，科学家主要通过一维空间、二维空间、三维空间的科学现象，对四维空间进行推测。
我们经常看到的四维空间模型——超立方体，就是通过二维空间与三维空间的联系，推断出的四维空间模型。超立方体中间的立方体，并不是一个小立方体，而是和外围相同大小的立方体。由于第四维的出现，让立方体产生了近大远小的透视效果，因此模型内部的立方体更小。
二维平面进行复制，连接，就可以形成三维体块。将三维体块进行复制、连接，或许就是四维体块，这也是超立方体的主要思想。
但是体块连接形成的线条，并非是三维空间的维度，而是第四维，因此我们无法观察到四维空间体块，只能看到四维体块的投影，而这个投影，就是超立方体。
超立方体并非是两个立方体，而是八个立方体。
想象一下，将二维空间的正方形，拼接成一个立方体，需要将正方形向上挤压拼接到一起，二维平面挤压拼接的地方，就是第三维度。
如果将二维平面，替换成三维体块，通过类似的方式进行挤压拼接。立方体就会出现挤压，形成四维空间体块。
由于我们的空间感知和观察能力限制在三维空间，因此我们无法观察三维体块通过挤压而形成的四维体块，只能通过超立方体，观察到四维体块的投影。
无法观察四维空间，是否意味着不存在额外维度：
对于四维空间，科学家搭建了很多相关的模型，但四维空间的物体，从来没有在我们的生活中出现过，一个无法观察和出现的空间维度，真的可能存在吗？
如果我们所在的宇宙空间，属于三维宇宙，没有第四维度，那么带有额外维度的物理学理论都会成为空谈，因此三维空间之外的额外维度，必须处于我们身边。
为了寻找额外维度，科学家进行了一项特殊的实验——寻找不同维度之间的作用力，互相影响的证据。简单来说，就是证明在二维空间说话，三维空间也可以听到。
科学家使用引力作为实验对象，但是实验结果表明，三维空间物体的所有引力，都作用于三维空间，符合动能守恒，并没有额外的作用力丢失。
这表明各个维度之间无法互相影响，或者影响非常有限，以人类目前的设备精度无法发现。
由此也可以得到结论，即使我们发现四维空间，也无法对四维空间进行过多干涉，甚至无法干涉，而这些额外维度，或许只在微观世界具有较大的影响力。
总结：
额外维度的提出，让很多科学家发现了全新的物理理论方向，但是目前没有任何证据可以证明额外维度的存在。
虽然额外维度尚未被证实，但是对于物理学家来说，额外维度可以提供更多的可能性，从而实现物理理论的超前发展，快速形成更加超前的理论，甚至可以利用额外维度发现理论上的“大一统理论”，因此很多科学家都希望证明额外维度，来让超前的物理理论获得基础支撑。
迈杰
2024-11-30 广告
