Question

宇宙空间是多维空间吗？

Answer 1

对于这一问题，有人会马上指出：不就是三维空间吗？是的，几千年来，人们始终都是这么认为的。

可是到了20世纪以后，这个观点出现了变化。爱因斯坦第一个提出了宇宙是四维的，接着又提出了宇宙空间不止四维，是多维的。有人觉得宇宙是无穷维空间。到了现在，有人提出了第五维或许是质量以外，其余的额外到底是什么到现在还没有搞清楚，人们也不能看到它们的存在。

宇宙是不是多维的呢？额外的多维应该怎样去理解呢？

人们一直以来都是在三维的欧几里德空间的基础上研究了无限广阔又十分复杂的宇宙，因为三维空间是以刚体的普通力学运动作为基础的，并没有建立在时间与空间之间的内在联系，三维空问将时间绝对化了。所以用三维空间来描绘充满着相对性运动以及弯曲时空的宇宙无疑是不足的。

爱因斯坦依据每个运动物质都有各自的空间位置对时间的依赖性这个普遍规律，确立了空间以及时间的关系，建立了四维的空间结构。

与三维空间相同，四维空间在描述宇宙运动的时候，仅谈到宇宙整体的宏观运动特征，至于质点自身的结构、性质还有内部的物质运动没有顾及到。无疑，没有涉及到物质的内部空间性质的四维空间结构描绘出的宇宙同样是不完整的宇宙。

20世纪70年代发展壮大起来的超弦理论又突破了爱因斯坦的四维空间，从数学上论证了宇宙是大于四维的多维空间。事实上，是把宏观的宇宙和微观的宇宙在一定程度上结合起来了。

超弦理论刻画出来的额外的维全都是用来描绘微观宇宙的，比如原子、基本粒子、强力以及弱力，还有真空要点等等。从这一点出发，就很容易理解额外维的物理度量了，并且可以进一步探讨决定微观宇宙的维到底有多少。

宇宙是四维的还是多维的，完全取决于人们所描述的质点达到了多深的层次，同时取决于人们对于宇宙的认识深度以及人们对宇宙描绘的详细程度。