宇宙是如何擁有多個維度？
弦理論是物理學家們認為能夠解釋一切事物的理論。
所有的力，所有的粒子，所有的恆量，都是在這個微小運動的理論的基礎上建立的。二十世紀六十年代以來，理論家們一直在為這個理論奮鬥，但是他們首先意識到，宇宙有多個維度，且比我們認知中的四個要多。這個想法並不像聽起來那麼瘋狂。
空間災難在弦理論中，振動弦的小環（在理論中，它們是現實的基本對象）表現為不同的粒子（電子、夸克、中微子等）和自然的力載體（光子、膠子、引力子等）。這個原理是基於振動。每根弦都很微小，在我們看來，它不過是一個點狀的粒子，但每根弦都可以以不同的模式振動，就像你可以用吉他弦彈奏不同的音符。
不同的振動模式被認為與不同的粒子相關。所以弦振動的方式看起來像是電子，另一種像光子，等等。我們所看到的粒子碰撞，在弦理論的觀點中，是一束的弦融合在一起然後分裂開來。 但要讓數學起作用，我們的宇宙必須有四個以上的維度。這是因為我們通常的時空並沒有給弦足夠的“空間”來以它們所需要的所有方式振動，以充分表達它們作為世界上各種各樣的粒子。他們太拘束了。換而言之，弦不僅在擺動，而且是超維擺動。目前的弦理論需要10個維度，而一個更為假設的M理論需要11個維度。但是當我們環顧宇宙時，我們只能看到通常的三個空間維度加上時間維度。我們很確定如果宇宙有超過四個維度，我們現在應該會注意到。弦理論對額外維度的要求如何可能與我們在宇宙中的日常經歷相適應？
捲曲緊湊幸運地，研究弦理論的專家們發現了看似激進的理論的歷史根源。 回看1919年，愛因斯坦發表廣義相對論後不久，數學家和物理學家西奧多卡魯扎就在研究這些方程，但只是為了好玩。當他在方程中加入第五維時，他發現了一些特別有趣的東西——什麼也沒發生。相對論方程並不真正關心維度的數量，它是你必須加入的東西，使理論適用於我們的宇宙。
但是後來卡魯扎給第五維度增加了一個特殊的扭曲，使它在他所謂的“圓柱體條件”中成立，這一條件使一些新的問題突然冒出來：卡魯扎恢復了通常四維中的廣義相對論方程，加上一個複製了電磁學表達式的新方程。看起來增加維度可能會統一物理學。回想起來，這個做法確實冒險。不過，幾十年後，另一位物理學家奧斯卡·克萊因試圖用量子力學的觀點來解釋卡魯扎的觀點。他發現，如果這個第五維度存在，並在某種程度上對電磁現象能夠解釋，那麼這個維度必須被扭曲，包裹在自己周圍（就像卡魯扎最初的想法一樣），但要小得多，低到10^-35米。
弦理論的多流形如果一個另外的維度真的那麼小，我們現在不會注意到了。它太小了，我們不可能希望用高能實驗直接探測它。如果這些維度被包裹在自己身上，那麼每次你在四維空間中移動時，新的維度會圍繞着你進行百萬次運動。這些是弦理論中弦存在的維度。
隨着數學的進一步深入，人們發現弦理論所需要的額外的六個空間維度必須被包裹在一組特殊的結構中，這組結構被稱為卡拉比-姚流形（Calabi-Yao流形），僅次於兩位著名的物理學家。但是沒有一個且唯一的流形被弦理論所允許。 大約有10^200,000。
事實證明，當你需要六個維度來蜷縮在自己身上，並給他們幾乎任何可能的方法來做到這一點時，它……就疊加起來了。 這是很多不同的方式來包裝這些額外的維度。每一種可能的配置都會影響它們內部的弦振動的方式。由於弦振動的方式決定了它們在宏觀世界中的行為，所以每一種多樣性的選擇都會導致一個具有自己的物理集合的不同宇宙。
因此，只有一種多樣性才能產生我們所經歷的世界。但是哪一個？ 不幸的是，弦理論不能給我們一個答案，至少現在還不能。問題是弦理論還沒有完成，我們只有各種各樣的近似方法，我們希望能接近真實的東西，但現在我們不知道我們有多正確。所以我們沒有數學技術來跟蹤這個鏈，從特定的流形到特定的弦振動再到宇宙物理學。
弦理論家的反應被稱為景觀，由各種流形預測的所有可能宇宙的多重宇宙，我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個點。這就是弦理論如今的地位，為後世的理論做努力。 作者: Paul Sutter如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處
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