听说宇宙是个三维的膜，是真的吗 怎么能帮助想象理解这个膜呢 膜不是个平面二维的吗

神秘的宇宙和人类的经验世界如此不同，我们所能感受的三维世界也许只是宇宙中多维空间的一个小岛。近日，东京大学上演了一场爆棚演讲。主讲人哈佛大学理论物理学教授丽萨·兰道尔的到场，让所有听众躁动起来——不仅因为她的美貌，更因为她给人们呈现了一个超乎想象的多维世界。

　　第五维空间在哪里

　　哈佛大学理论物理学教授丽萨·兰道尔，是近年来理论物理学界的佼佼者。1999年，她和同事拉曼·桑卓姆发表了轰动一时的两篇论文，至今，这两篇论文的引用率在理论物理学界仍排名第一。根据论文建立的模型，她假设了宇宙中存在着超越我们所处的四维（长、宽、高组成的三维空间＋时间）时空之外的第五维或更多维的宇宙空间。这一理论也恰好解释了，困扰科学界多年的引力相比其他3个基本力羸弱不堪的原因。

　　科学家发现，宇宙基本由4种力相互作用而成。它们是引力、电磁力、强力和弱力。引力源于物体质量的相互吸引，两个有质量的物体间存在引力；电磁力是由粒子的电荷产生的，一个粒子可以带正电荷，或者带负电荷，同性电荷相斥，异性电荷相吸；强力主要是把夸克结合在一起的力；弱力的作用是改变粒子而不对粒子产生推和拉的效应，像核聚变和核裂变这两个过程都是受弱力支配的。（注：人们普遍认为，物质是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子由电子、质子、中子等基本粒子组成，而基本粒子则由更基本的亚粒子组成。这种亚粒子也就是人们常说的“夸克”。）

　　令人不可思议的是，这4种基本力的相对强度以及作用范围都有巨大区别。从相对强度上来说，假定以电磁力为一个单位强度，则强力要比这个单位大100倍，弱力只有这个单位的1／1000，引力小到几乎可以忽略不计：在微观世界中，它只有电磁力的1／1040（10的40次方）！从范围上看，引力主要体现在宏观世界，其他3种基本力主要在微观世界起作用。

　　也许你并不觉得引力微不足道，至少当我们从高处坠落时，那可不是闹着玩的。但是同电磁力比起来，它的确相当“虚弱”，比如，整个地球产生的引力作用在一根针上，只不过是让它在桌子上安静地躺着，我们拿起一小块磁铁便能将它轻松吸起。奇特的是，引力在宇宙中却能左右巨大星系的运转。

　　对此，兰道尔的理论模型给出了解释：“我们假设引力存在于与我们所处的三维时空不同的另一张膜上，而引力膜和我们所在的膜之间，被第五维空间或更多维空间隔开。其他3种基本力被限制在我们的膜上，而引力则在宇宙中均匀分布。对我们这样的三维空间来说，它的强大力量从宇宙中多维空间中‘泄漏’出来后被大大弱化了。”

　　若果真如此，那么五维或多维空间究竟在哪儿？它们又如何不同于我们的三维空间世界？

　　为什么会有多维空间

　　事实上，是否存在多维空间的猜想，早在1920年就被爱因斯坦的“粉丝”德国数学家卡鲁扎提出过，后来经过瑞典理论物理学家克莱茵的改进，成为“第五维度”的思想，并被后人统称为卡鲁扎－克莱恩理论（或KK理论）。遗憾的是，这个理论最终未能自圆其说，只能不了了之。

　　后来，相对论和量子理论——这两大现代物理理论基石相继诞生，有趣的是，二者之间不能通用且充满矛盾。

　　爱因斯坦的广义相对论是关于引力的理论，他认为空间是有形状的，当没有任何物质或能量存在时，空间是平直光滑的，当一个大质量物体进入空间后，平直的空间就发生了弯曲凹陷。这就像在一条绷紧的床单上放一个保龄球，床单马上就凹陷下去，而所谓的引力就是通过这样的空间弯曲而体现的。为什么地球会绕着太阳运行？因为地球滚入了太阳周边弯曲空间的一道“沟谷”。而如果物体质量太小，空间弯曲几乎为零，也就感受不到引力的作用。因此，人和人之间，甚至建筑物等普通物体之间的引力作用可以忽略不计。

　　但相对论的空间几何形状变化，解释不了其他3种基本力——电磁力、强力和弱力的作用原理。在微观世界里，空间根本就不是平滑的，无数的粒子在永不停息地剧烈运动，可见，广义相对论的平滑空间前提在这里讲不通。

　　而量子理论却能解释这3种力的行为：量子理论认为，宇宙中所有的物质最终由数百种不同的基本粒子组成，而力则是由粒子的交换而来的。但粒子交换也不能解释引力现象，因为在微观世界里，粒子的自身质量不仅小到几乎没有，还总在杂乱无章地运动，它们之间的引力又从何谈起呢？

　　相对论和量子理论的尖锐矛盾，使科学家不得不另辟蹊径。上世纪60年代，一个崭新的理论——超弦理论出现了。超弦理论认为，在每一个基本粒子内部，都有一根细细的线在振动，这根细细的线被科学家形象地称为“弦”。依照弦理论，每种基本粒子所表现的性质都源自它内部弦的不同振动模式，弦的振动越剧烈，粒子的能量就越大；振动越轻柔，粒子的能量就越小。振动较剧烈的粒子质量较大，振动较轻柔的粒子质量较小。而所有的弦都是绝对相同的。不同的基本粒子实际上在相同的弦上弹奏着不同的“音调”。由无数这样振动着的弦组成的宇宙，就像一支伟大的交响曲。不过，弦的运动是十分复杂的，以至于三维空间已经无法容纳它的运动模式。

　　在今天的超弦理论中，科学家已经计算出十维空间结构（还有些方法甚至计算出了二十六维）。而空间的维数越高，越能容纳更多的运动形式。由此，宇宙的时空维数是高维的，三维空间仅仅是一种最简单的情形。

　　三维以上的空间是隐匿的？

　　如果真有十维空间，我们为什么只能察觉到三个维度呢？除了时间维度之外，另外六个又在哪里？

　　一些科学家认为：计算出来的空间维度不一定和经验维度相同。或许另外六个维度的空间以某种方式隐匿起来，人在日常生活中难以察觉。记得获得1979年诺贝尔物理学奖的美国物理学家格拉肖曾抱怨过：“我总是被那些搞超弦理论的人打扰，因为他们从不谈一些和真实世界有关的事。”

　　对这个问题，兰道尔倒是泰然处之，她最近提出了一个“放松原则”：想太多不如什么都不想！“看看我们的宇宙，它一路走来，始终如一。当宇宙处于大爆炸前的初始状态时，存在多少维度都有可能。大爆炸发生后，宇宙在不断地膨胀，它会自然而然地、随时充填需要的维度，直到稳定下来。”根据兰道尔的计算，在宇宙膨胀过程中，三维和七维的宇宙处于相对稳定的状态。因此，“宇宙在演化过程中，自然会呈现出稳定的三维和七维形式。三维空间存在的范围是最大的，这也就是为什么我们只能察觉到今天这个三维空间构成的世界。”

　　当然，“如果这还满足不了你的好奇心，你也可以把多维宇宙想像成一次买房的经历。当你选择房子的时候，你不仅会看房子的空间大小，还要看它的结构、质量、地理位置、升值潜力等各种因素，这些因素就好比宇宙的其他空间形式。”

一般空间3维，但是如果定义一个宇宙就要加上时间，时间也是空间的一维，因为空间是随时间变化而变化的，故宇宙是四维空间（时间是一个特殊维）。一般人不理解为什么时间也是一维

三维的

好

让我们先玩个头脑实验，一个物体可以储存的信息和物体的体积相关还是和面积相关？正常人的答案当然是和体积相关，因为信息储存在物体（例如内存条）的内部而不是表面。接下来我们不断的把存满苍老师爱情动作片的内存条堆在一起，他们容纳的总信息量随着体积的增加而上升。但是！ 内存条不可能无限堆下去，当质量到达一定程度时，它会收缩成黑洞（感叹下物理学家的脑洞！）。那么此时这些内存条储存的动作片会消失吗，放心，答案是不会，根据热力学第二定律，信息/熵不会凭空消失，他会通过量子扰动把信息“存储”在黑洞的视界上（包裹着黑洞的视界球面，越过此界后，光不能逃逸）。当我们再往黑洞中丢入内存条的话，黑洞会吸收质量，同时视界面积也会增加（需要更大的面积储存新吸收的信息）。因此结论是，物体所能储存的最大信息，和面积而不是体积相关，这个最大信息容量，就是物体塌陷成黑洞后的视界面积，除以普朗克空间（根据不确定性原理，构成时空的最小单元）。所以，我们这个世界，到底是真实的四维时空，还只是编码在低维膜上的全息投影，还真不好说。至少，在高维度不能相容的量子力学和广义相对论，在低维膜上能完美的自洽。
暂时先更到这儿。

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2021的一篇nature就提出，我们的三维空间宇宙可能只是四维黑洞的视界膜，膜的生长被三维宇宙内的生物当成了宇宙的膨胀。
12月还另有一篇nature文章指出一种假设，如果黑洞吸收的三维信息和熵能保留在二维视界上，那么低维的全息膜和高维世界完全等价。我们这个宇宙可能根本上是包裹着的全息膜的投影。现有的实验证据也暗示了这个理论的正确性

http://www.nature.com/news/simulations-back-up-theory-that-universe-is-a-hologram-1.14328

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上文的实验证据如下：最近检测引力波的几个小组发现宇宙中存在着背景引力波噪音，这个值的大小和全息膜理论预测的一致，比四维时空的要大。因为时空的最小“像素”是普朗克时空，低维膜上的“像素”，投影在高维时空，会变大。科学家们观测到我们宇宙的“像素”，比真实四维时空的“像素”要大得多。所以我们更有可能生活在“膜”上，而不是真实的四维时空中。

叫宇宙泡，详见楼上。

我们的宇宙真的有可能被装在果壳那么小的空间里，而且我们也不会觉得很小。
摘自 霍金《果壳中的宇宙》
真空中的起伏会使膜世界作为泡泡从无中出现。膜形成泡泡的表面，而内部是高维空间。在膜上，也就是在泡泡的表面上的人们（例如我们）会以为宇宙正在膨胀。这就像在气球的表面上画上星系，然而把它吹涨，星系就相互离开，但是没有任何星系被当作膨胀的中心。让我们希望，没有人持宇宙之针将泡泡放气。随着膜膨胀，内部高维空间的体积会增大。最终存在一个极其巨大的泡泡，它被我们生活其中的膜环绕着。膜也就是泡表面上的物质将确定泡泡内部的引力场。

膜宇宙的内部是高维空间，膜宇宙的外部是绝对的无，甚至连空的空间也没有。

听听超星公开课关于天文学的 你就会有准确答案

是指莎士比亚的原句吗？原句是I could be bounded in a nutshell and count myself a king of infinite space. 可以说算的上是名句

我们可以想一下，当宇宙还是一个宇宙蛋时。那肯定是有限的，那么就算在大爆炸时的力是无限大的话，也不可能使有限的空间炸出一个无限大的空间来。 而有限无无边的概念就是宇宙有边界，那是你永远也到达不了边界。宇宙的边缘很可能是一个有着很大的力，足以使任何的物质在靠近它时，都会受到一个斥力，从而使该物体发声‘绝对’运动方向发生改变，但是其实它的相对运动方向并没有改变，因为这个斥力影响着整个宇宙。我们可以理解成，有一个人在地球上有一个很大功率的望远镜朝某一方向望去，很可能在某年后会在该镜里看到地球甚至自己，其原因就是当光以径直的方向向前运行时（不考虑其他力），在不断靠近这堵‘墙’时会不断的受到一个斥力，渐渐的的，这个斥力越来越大，使得光以一定的曲率弯曲而继续运行。最终，回到原点。（至于是不是球形的就不知道了，圆球体既然那是一种完美的形状或状态的话，我想宇宙有是会去‘考虑’的） 简单的讲，如果在二维的基础上，人的速度只要不超过每秒7.9km时我们始终不会走出地球外。这时，在某种角度上来讲我们会认为这地球是无限大的。 当然了，宇宙还是在膨胀这是很肯定。 也许，宇宙就是那么大，整个世界（所有的物质世界）也就是那么大。宇宙的外面是‘无’。不过，这有很多人无法接受，毕竟在我们的世界里还没有出现一个有限的东西外面是‘无’的情况。不然，只要是在一个有限的空间内，外面就必定还有一个空间，总觉的太牵强。那么，科学家就不必在去争论什么有限的或是无限的了。因为，一个有限的空间外肯定还有空间，那么人人都还在争论什么。 宇宙的外面我认为是‘无’，那个时候整个宇宙就是一个点，除了它之外就没有什么空间了。而现在那个所谓的承载宇宙的空间本身就是奇点炸出来的，而炸出的所有空间就是宇宙。就像一个没充气的气球，它的整个体积只有那么大，当你往里充气时它的体积就又变成那么大的体积，这就是空间和宇宙的关系吧！！ 也许，宇宙就是那么大，整个世界（所有的物质世界）也就是那么大。宇宙的外面是‘无’。不过，这有很多人无法接受，毕竟在我们的世界里还没有出现一个有限的东西外面是‘无’的情况。不然，只要是在一个有限的空间内，外面就必定还有一个空间，总觉的太牵强。那么，科学家就不必在去争论什么有限的或是无限的了。因为，一个有限的空间外肯定还有空间，那么人人都还在争论什么。 也许我们可以从黑洞的角度来看宇宙，宇宙是在大爆炸后才形成的，而在大爆炸之前（既是由宇宙蛋爆炸前），我们这里先不考虑宇宙蛋之前的。据科学家认为现在的宇宙约有90%是暗物质，而当宇宙中的暗物质达到约99%宇宙就会走向大收缩，而之所以会大收缩的前提是宇宙必须是有限的，不然无限不可能会有这个概念。这样的话，我们就可以另一方面的证明宇宙是有限的。当然，要说宇宙的外面是什么？我们很难去理解，就像上面说的一样，‘无’的世界很难去理解。所以，就有很多人就本能的去抵制它（‘无’的状态）的存在。所以，就有那么多人去寻求或许永远也不可能有结果的答案。当然了，这也只不过是我的猜想。 不过，有时我也会去想象一下在以承认宇宙有外面的前提下，宇宙的外面是什么。还是根据黑洞来解释。我们可以根本的了解黑洞的对于宇宙的影响。黑洞也是有一定的影响力，或许，我们现在很多人所说的我们这个宇宙其实就是巨大空间内的一个超级大黑洞爆炸而成的，既是说，这个黑洞只不过是一个超级大宇宙内的天体，这个超级大宇宙是唯一的宇宙，而我们现在所讨论的‘宇宙’（后面统一称子宇宙）其实只不过是这个超级大宇宙（母宇宙）中的一个空间。在这个超级大宇宙中还存在着许多类似我们存在的‘子宇宙’。而在许多个类似我们存在的宇宙之间是一些有着巨大抵抗里的物质。说到这里，我们就要去解释为什么我们的‘子宇宙’外面有一堵‘墙’。我们可以设想一下，把一个炸弹放置在一个有足够承受力的铁桶里，当炸弹爆炸时，受力最大的就是铁桶的桶壁。反过来看看，当我们的‘子宇宙’还是一个黑洞时，在它突然一天发生了大爆炸，使得外面本来有着巨大的抵抗力的空间被受到了巨大的影响。当然，这个空间还是能承受住这个爆炸力。所以，这堵‘墙’是由于巨大力的影响下被撑出来，在这里，我还有一个观点，可能在这个巨大黑洞发生大爆炸时把很多的物质喷发出而又由于爆炸力的影响，有一些物质被爆炸力的影响而积聚到到这个爆炸形成的空间的边界，形成了一层‘膜’。由于爆炸力十分大，使得这些物质的密度相当大，所以就具有了相当大的斥力的‘墙’类似于为我们宇宙加了一层保护膜，免受外面空间物质的侵袭。而剩下的物质就形成了我们的‘子宇宙’里的天体先总结一下，那么我们所存在的宇宙的外面其实就是子宇宙以及子宇宙与子宇宙之间那个有巨大抵抗力间质。而这些都存在与那个巨大承载这些宇宙空间内。 我们现在来看看那些子宇宙间质为什么有着那么大抵抗力。这点上，我认为有两种可能性，要么是还是一种‘无’的状态。这种‘无’本生就是虚无的，要从一个虚无状态向有的状态过渡，需要很大的力量。要么就是这些物质是由反物质组成的世界，在正物质与反物质的之间的特性下，造成了该间质的特性。 还有，我们也可以说一下，该间质的另一特性，那就是弹性。当大爆炸的它的作用力完全消失后，该物质就会马上恢复到原来的样子。而该现象都发生在宇宙大收缩后。当我们的子宇宙重新变成一个大黑洞时，可能经过N亿年的时间子宇宙外的间质开始变会原来的形状。这些间质会会填充一切空间（就像空气会填充一切真空一样）。所以，这个大黑洞会受到间质的不断挤压。物极必反，最终，黑洞又发生新了轮的大爆炸。不然，按照我们了解到的黑洞，它不会‘爆炸’，只会蒸发

怎么都无人子弟啊！楼主我告诉你们什么是维，一维是一条直线，有方向性且不可逆，比如时间就是一维。二维是一个平面，也就是说我们所看到的漫画就是二维的它没有空间（也称二次元）。三维是立体，有空间和时间，我们所生活的地球就是三维。四维就是在三维的基础上加上一条时间轴，这就是四维。你说地球是二维，不知道是谁给你瞎扯。你也不想想你生活在地球上你要占一定的空间，而二维只是平面怎么会有空间呢？你从地球那个面走都会回到地球，这是因为它就是一个球体，不是一个平面所以再怎么走都会走到远点，所以你永远不会走出地球，还有1楼说的，你看的弦理论那只是一种理论还未证实，你凭什么说宇宙是十一维的，你别误人子弟好不？实际宇宙到底是多少维科学家都无法证实，你凭什么那么说啊！

首先你是指在地球上走还是从地球出发向太空走，如果是前者，那么是因为你始终在地球上，如果是后者，那时因为你的速度远远小于第一宇宙速度

因为怎么走都是在地球这个面上走，处在地球面这个2维面，怎么走都走进3维面滴，笨喵喵

人的眼睛只能看到二维的，地球是三维的，宇宙是四维的。

只是一种想解释宇宙一切现像的理论。
理论之所以还是理论，因为无法证实。属于哲学加科学的范畴。