多维空间是什么(人类是怎么知道有多维空间的)

不是人类怎么知道什么是多维空间，而是多维空间是人类发明的概念或者工具。

这是多维空间在想象中的样子。

我大一的时候，学习线性代数，向量空间，或者大家比较熟悉的欧氏空间，都是N维的(N是任意正整数)。

多维空间一点也不稀奇。

多维空间在物理学中意味着什么？从何而来的多维空间？

我们通常的空间概念，是指由长宽高组成的三维空间。

时间本身具有维度的某些特点，例如一条时间轴可以连接无数个3维空间，因此可以认为我们生活在3 1维时空4维空间中但时间与长宽高却是有很大的区别的，例如时间单位与长度单位是不一样的，因此这还不算真正意义上的多维空间。

由于光子只能在三维空间中传播，人的肉眼无法看到其他可能存在的维度，这就使得对多维空间的探寻非常困难。

但是，众多的科学家物理爱好者和科幻迷还是提出了各种有关于多维空间的理论。

在平行宇宙理论中，由于存在着无数多个3维宇宙，这些宇宙并不能通过长宽高或者时间进行相连，只能通过另外一条维度进行连接，因此平行宇宙本身至少就是一个4 1维时空5维空间。

在弦理论中，认为各种基本粒子都是由很小很小的线状弦组成的，在众多现象难以用理论解释的情况下，爱德华维顿提出了11维空间的概念。

人类是怎么知道有多维空间的？

不是人类怎么知道有什么多维空间，而是多维空间本来就是人类发明的一种概念，或者工具。

无论所谓的四维时空(比如爱因斯坦相对论用的四维空间，就是他的数学老师闵科夫斯基定义的)，或者弦理论M理论的11维时空(华裔数学家丘成桐和卡拉比定义的)，其实都是数学定义的概念。

物理学家们借用这些数学概念解决和处理他们碰到的物理问题。

一维数轴，二维平面，三维空间，多维空间，或者高维空间，或者n维空间，或者更复杂一点，还有无穷维空间，甚至还有分数维空间，统统都是数学家们发明和定义的数学概念。

甚至我们熟悉的距离，几何，本质上也是人们定义，或者约定的概念而已(彭加勒语)。

所以，不是人们发现多维空间，而是人们定义(或者发明)多维空间。

如何理解多维空间？

很多科幻小说科幻电影都有提到各种各样的多维空间，神乎其神，但是基本上都是无稽之谈，跟科学理论没有什么关系。

从科学的角度，所谓多维空间应该分为数学概念和物理概念两种。

对于数学概念，多维空间一点都不复杂，数学概念上的维度，简单来说就是，一个空间中的元素可以维持不相关性的最大个数，比如平面就是二维，就是说二维平面中的三个元素(比如向量)必然相关，这就是高中里面平面向量基本定理叙述的内容。

到了大一，学习线性代数，向量空间，或者大家更加熟悉的欧氏空间，就是n维的(n是任意正整数)，多维空间根本不是什么稀奇的事情。

在数学领域，更加复杂的空间维度，比比皆是，比如可以有分数维空间，实数维空间，甚至无限维空间等等。

当然，数学本就是抽象科学，数学上的空间维度当然也是抽象概念，讨论它的现实模型，对于数学来说，一点意义也没有。

对于物理概念，多维空间就复杂许多，但是到目前为止的所有物理理论，实际上只有试图统一广义相对论和量子理论的超弦理论，才涉及到多维空间的概念。

其它理论，包括相对论体系的狭义和广义相对论引力场论黑洞理论等，或者量子理论体系的量子力学量子电动力学量子场论量子色动力学等，其涉及的空间都是我们熟悉的四维空间(三个空间维加一个时间维)，根本没有什么多维空间一说。

说到弦理论，为了克服在量子理论体系中引入引力导致的所谓无穷大问题，弦理论学家们构想了增加空间维度的方法。

具体来说，就是给三维空间中的每一个点增加一个足够小(普朗克尺度意义上的小)的新维度(理论家称之为扩展维度)。

比如五维空间是加一个圆形维度(一维几何)，六维空间是加一个球形维度(二维几何)。

现在，为了克服理论上的困难，它被添加到十维空间，三个扩展的空间维度，一个时间维度。