《三體》系列是劉慈欣最著名的科幻小說，書中三體人將質子從11維展開至2維,，獲得了一個面積超大的面,，并在上面刻蝕電路，然后又將其折疊至11維,，將幾顆普通的質子改造成了微型超級人工智能“智子”,，然后發(fā)射了幾顆到地球上，從而在微觀高維度層面對人類進行監(jiān)視以及限制人類基礎科學的發(fā)展,。

那劉慈欣為什么會提出11維這個概念呢,？這個概念在現(xiàn)實世界中有理論基礎嗎？

科學家現(xiàn)在已經(jīng)在自然界中發(fā)現(xiàn)了61種基本粒子,，質子,、中子等強子及原子都是由這些基本粒子構成的。粒子物理學家一直想知道這些基本粒子是否還存在更基礎的結構,？M理論認為基本粒子的最基礎結構是一根弦,，一根處于11維時空中的開弦或閉弦，弦的不同振動模式和運動就產(chǎn)生出各種不同的基本粒子,。

《三體》第一部連載于2006年,，從原著的創(chuàng)作時間，不難想到,，書中11維質子的靈感來自上世紀末誕生的M理論,。

M理論是弦理論的進階版本。弦理論于上世紀六十年代被提出,，該理論是為了解釋強子之間由強相互作用導致的散射振幅,。散射振幅是任何基本粒子理論中最基本的物理可觀測量之一。

不過弦理論并不完善,，有4個明顯缺點：

1,，理論只適用于玻色子；

2,，理論需要一個26維時空,；

3，理論中存在速度超越光速的粒子“快子”,；

3,，理論中存在除光子外的靜止質量為零的粒子,。

在弦理論被提出不久后，上世紀70年代量子色動力學的出現(xiàn)完美解釋了粒子之間的強相互作用,，使弦理論的研究陷入沉寂,。經(jīng)過不斷完善，最終發(fā)展出了粒子物理標準模型,，統(tǒng)一了除引力外的其他三種相互作用,。

不過那時理論物理學界仍有一些人還在堅持研究弦理論，期間物理學家通過超對稱理論將費米子包括進了弦理論,，否定了快子的存在,，將時空維度降到了10維，并認為此前理論中提到的零質量粒子是傳遞引力相互作用的引力子,，解決了早期弦理論的不足,，最終在上世紀80年代促成了弦理論的第一次革命。

在這之后,，弦理論轉變?yōu)橹铝τ诮y(tǒng)一宇宙中四大基本相互作用力“強力,、弱力、電磁力,、引力”的超弦理論,。已故知名理論物理學家霍金曾認為，超弦理論是最有希望的大統(tǒng)一理論候選者,。

超弦理論共發(fā)展出五種自洽的理論，后來物理學家證明這五種理論是等價的,，或者說是對偶的,，就是兩個或多個表面上完全不同的理論能得出完全相同的物理結果。這最終促成了弦理論的第二次革命,。

上世紀90年代,，美籍猶太裔物理學家、菲爾茲獎得主愛德華·威滕在超弦理論的基礎之上提出了M理論（或者叫膜理論）,，M理論引入了11維的超引力理論,，給出了各種緊致化下不同超弦理論的對偶，證明了不同的超弦理論只是M理論在不同極限下的表現(xiàn),。

我們所身處的空間從感知上來看是三維的,，加上時間維度，最終構成了四維時空,。如果這個世界是11維的,，那其他維度在哪里呢？M理論認為,，其它額外維度都蜷縮在普朗克尺度下的卡拉比-丘流形中,。

流形是微分幾何研究的概念,，卡拉比-丘流形由卡拉比于1957年提出，最終由美籍華裔數(shù)學家丘成桐于1977年證明,。

數(shù)學是物理學家認識世界的重要工具,，M理論雖然在數(shù)學上非常完美，但它目前完全不具備實驗驗證的條件,，因為普朗克尺度實在太小,，比如一個普朗克長度為1.6×10^-33cm，比夸克的尺度還小的多,，在現(xiàn)有的技術條件下,，我們無法從任何角度證明它的正確與否。

正是因為這個原因,，所以目前很大一部分物理學家并不認同這個理論,。也就是說，物理上的高維空間和額外維度是否真的存在,，科學家也不清楚,。

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