霍金的M理论的11维分别指的是什么？ 为什么宇宙是十一维的！？

当今世界科学，最激动人心的科学理论就是弦/M理论，弦/M理论最核心的内容就是多维空间。目前为止，世界上没有一个理论说清楚四维和四维以上的空间几何架构的原理,数学家和物理学家都没有搞清楚。

众所周知，如果要做加法或者减法，首先必须知道什么是数和数量，如果没有对数量的定义，就没有加法或者减法的运算；同样道理，没有对空间维度的正确定义，就谈不上一个理论建立在维度之上。而M理论就建立在多维空间的构造上，数学家和物理学家却不能给出多维构造的几何原理，弦理论目前就是建立在一个空壳上。

M理论的创始人威腾。他也搞不清楚11维的几何概念。

一， 为什么会有不同维度的理解？

1，由于相对论出现，爱因斯坦四维空间代替了牛顿的三维空间，四维是增加了一维时间，其实爱因斯坦对于空间依然是三维的长宽高。

2，额外维是相对于“四维时空”而提出的一个概念，一般泛指的是理论在四维时空基础上扩展出来的其它维度。爱因斯坦提出宇宙是空间加时间组成的“四维时空”。

1926年，德国数学物理学家西奥多卡扎鲁在四维时空上再添加一个空间维，也就是添加一个第五维，把爱因斯坦的相对论方程加以改写，改写后的方程可以把当时已知的两种基本力即“电磁力”和“引力”很自然地统一在同一个方程中。至此，理论中存在额外添加的维度统称为“额外维”。

超弦理论中是一维时间十维空间或九维空间。

3，在人所熟悉的三维空间里，有三对主要方向：上下（高度），南北（纬度），东西（经度）。这三对方向两两相交，也就是说，它们两两成直角。从数学方面讲，它们在三条不同的坐标轴 x、y、z上。

4，纯空间性的四维空间另有一对垂直于其他三个主要方向的主要方向。这一对方向处在另一条同时垂直于x、y、z轴的坐标轴上，通常称作w轴。由于360度穷尽了二维，w轴如果需要存在，必然要重叠在三维之上。

二，维度是怎么得来的？
1，  在算术加法中，个位满了就进一位到十位位置上。而空间维度增加却不是这样。
2， 当数学家用圆把周围封闭起来的平面采用360度计量单位表示，再用一条直线穿过圆点就平分了圆，一个圆的一半就是180度，用90度垂直这条直线就可以刻画整个平面，平面坐标可以说清楚平面上的一切。笛卡尔在【几何学】中通过选定一条射线作为基线建立了倾斜坐标系，用两个坐标x，y表示平面上的位置。高斯是第一个正确解释了二维图像坐标的数学家。

3，把坐标系几何推广到三维空间是拉.希尔，他在1679年的论文中，用三个坐标表示空间的点，并且给出了三个表示空间的点。

4， 再从圆点发出一条垂直于平面的射线，形成了一个立体的三维坐标，经过圆点的无穷多个平面可以构成一个东西，我们叫做球。
三维空间可以穷尽我们可以观察到的整个空间。

4，当我们看到一条直线，我们可以理解这条直线向周围扩展是三维的，庞加莱猜想就是基于三维空间，1904年，法国数学家亨利·庞加莱在提出了一个拓扑学的猜想:  任何一个单连通的，封闭的三维流形一定同胚于一个三维的球面。

三维空间坐标是由一个点发出的三条两两垂直的射线，他们有一个重要特征就是两两相连和互相垂直。

5，皮耶罗将三维物体透视画法在二维平面上，但是，到了四维、五维、....高维是无法用透视法画出来的，高维的图像必须依赖霍奇猜想的方法——粘贴。

一个点状物体，在空间维度上没有延伸，因此空间维度为零，能够在三维空间自由移动；一根玄它有一个空间维度，能够在比自身有更多维度的空间移动。
6，人们无法理解四维、五维、....、无穷多维的世界。因为360度平面正好是两个维度，不可能再插入一个维度，一个球体的中心只能发出三条两两相连互相垂直的射线，如果非要再增加一条射线，就会挤压原来的空间，坐标就不是90度的架构。

就连数学家和物理学家也没有办法说清楚。实际上数学家和物理学家也不清楚多维空间的几何本质是什么，他们也还在朦胧中纠结。

三，下面就让我来告诉大家什么是三维以上的空间。

1，三维空间基于两条重要原则：第一，三条射线两两相连互相垂直。第二，“同一维度不能重叠”。

因为圆点周围穷尽了整个空间，这是三维空间的基础，你在一个球上面加一个东西，说是球以外的，就没有意义，因为这个加上去的东西依然纳入球内。我们假设的球是一个开放的无穷边界的球。

记住欧氏几何与非欧几何都是【三维空间就是：1，由三条两两相连互相垂直的射线作为坐标。2，不能重叠。】

为什么要两两相连？

爱因斯坦的是四维时空，一维时间也是必须与另外三维空间两两相连，不能只与其中的一维相连。如果不与所有的维度相连，那么只是与之相连的那一维度的延伸。而不是新增加的维度。

2，现在关键的问题来了：如果我们构造四维空间，就必须修改前面的两条规则，允许一个东西不是从圆心出发，并且与三维坐标的每一射线两两相连，互相垂直。允许这个东西必然与某一个维度重叠，于是，我们称之为第四维。

为什么要修改呢？因为我们没有两两相连的连线，就不能添加新的维度，只能算是“新的东西”，如果新的坐标通过圆心，就破坏了原来的三维空间90度的基本面。所以，我们既要把新的坐标线通过与已经有的坐标两两相连建构新的坐标元素，允许重叠增加维度。

四，下面我们将用图两说明。什么是四维空间呢？

图1是一个平面，大家很容易理解，是二维的平面。

图2是把平面卷起来对接成为一个管子，这个时候就不是平面了，是三维的，因为它有长宽高。最根本的特点就是：在一个三维空间，必然存在一个点，可以向两两垂直的方向发出射线。 

图3是一个环面，依然是三维的。

图4图5是两个环面连在一起，依然是三维，因为没有重叠。就是说它还只有一个点可以发出两两垂直的三条射线。

图6依然是一个三维的,因为至少有一个方向无法重叠，例如我们俯瞰。

五，四维空间是怎样形成的

1，图7是一个环面，这是一个三维的结构，我们有假设一个点，用黑色圆圈表示，它可以向三个两两相连互相垂直的方向发出射线。

2，图8是一个三叉管，它也是三维的，现在把图8三叉管安装在图7上，即图9，图9就是四维空间。图8的某一个射线与图7的射线可以垂直。

3，  图10是射线的连接。出现了重叠，我们用一条紫色的粗线连接表示。，无论从哪一个方向都会有一个重叠的，这个就叫做四维空间。

4，四维空间就是有一个重叠。可以用四元数计算。

关于直线，不是绝对的，例如我们从上海的海拔2米处发出一条射线到洛杉矶海拔2米处，由于地球的有弧度的，这一条直线只是俯瞰的直线，从地面看是弧线。          

六，多维空间是如何构造的

1，多维空间的构造思想是：用增加两两垂直的射线增加维度，重叠在三维空间外层，形成了多维空间。使得三维球外面的东西无法纳入三维球内，不得不用四维和更多维表示。

构造方法是著名的霍奇猜想的方法。参见科学智慧火花数学栏目：数学最重要的问题与物理学最重要的问题可以结合吗？

2，如果是五维空间，就是再加上四叉管(图中绿色的四叉管)，与其他区域两两相连，无论从哪一个方向都有两个重叠。

3，六维空间就是再加一个五叉管（黑色的五叉管），有三层重叠。

4，n维空间就是有n-3个重叠。以此类推，可以构造无穷多个维度的空间。下面是10维空间的图形构造。

下面是物理学家想象的10维空间。

大家明白了没有？

5，在一个小范围的都是三维空间，再大一点的范围就是四维空间，再大就是五维空间，.....，如果宇宙是无穷大的，就有无穷多维空间。

一个中国物理学老师在给学生讲课，介绍26维空间的推导。

我们生活在高维宇宙的一小片中，大到银河宇宙，小至原子夸克，都是 弦线构成的。

我们从四色定理、曲面染色借助霍奇猜想到多维空间，如果把无穷多个两两互素的素数与无穷多个两两相连的区域一一对应，就把数论与图论与物理学联系起来。图9是一个岐管，岐管内是一个世界x，岐管外是一个世界y，，整个宇宙就是费马曲线，也就是费马大定理。管壁就是膜，我们把由量子力学进入弦理论——膜——膜宇宙。就是说宇宙的数学形式是由数学中最经典的问题组成。

黎曼几何为爱因斯坦相对论提供了几何框架；我们的多维架构为玄理论和M理论提供了架构，并且开辟了一门新的几何学，它包含了部分拓扑学。

http://baike.baidu.com/link?url=7-7Fn83zydZ2Ysx4QHOA3MjIppT4Qm6umMrrIoLq21wjYOQz8A6X-LdSOBb2kkJa7YrQm-Z9Z86vJ7I3iMI81_

说四维和高维空间仅仅是三维空间和多维时间的结合可以说是放屁

霍金先生是为何把宇宙认为是在果壳中？M理论是什么？p膜又是啥？11维超引力？10维膜？超弦？黑洞是~

因为霍金认为 我们的宇宙只是存在于一个更大的空间 它容纳我们的宇宙和其他小空间 是一个多维的 我们好像生活在果壳里 外面还有世界 但我们看不到

十一维空间是根据90年代提出的M理论（多种超弦理论的综合），宇宙是11维的，由震动的平面构成的。
在九八年二月的‘美国科学’上，有一篇介绍M理论的文章。The theory of M: M stands for magic, mystery or member 。讲了统一场论的最新进展。一个粒子不但有电荷的相吸，还有磁场的相互作用。两者的统一构成引力。
我们一直以为影响无限小的粒子的因素与影响着地球般大小的星球的因素是不同的。因为过去的所有理论难以用于同时解释粒子和星球的运动。也难以解释引力的形成。而M理论则正是一种正在形成的可以解释从无限小的粒子到无限大的宇宙的统一场理论学说。
文章中说这个理论为越来越多的实验所证实，是继相对论以来，本世纪最伟大的物理学理论之一。据说在超弦理论的研究中，发现十维空间还有理论漏洞，新的膜理论就在超弦的线上展拓成超膜，以十一层空间来解释宇宙。
而只有其中四维空间可为人类所感觉，其余的感觉不到的空间，就如声波和光谱一样，我们人类听不到的超声波和也看不到红外线，却不因我们的不能察觉而就可认为根本不存在。正是在更高的空间里，物体的电场和磁场相互作用形成万有引力。
也只有引入更多的空间才可以解释为什么分子的结构有左旋和右旋的向性不同。 而宇宙的许多自然之谜如黑洞等，以更多空间的理论才有可能存在和解释。
膜理论的出现意味着一种全新解释宇宙大爆炸的说法，该说法表明我们生活的整个宇宙是一层可以随意弯曲 拉伸的膜，也称为三维空间，在不远的地方也有一层膜，可以说是另一个宇宙，也是三维空间，当中的空隙，是四维空间。
在某种未知力（有可能是暗能量）的作用下，两层膜以极慢的速度缓慢接近，遐想的距离为10万亿光年（10的13次方），当膜接触后，相互碰撞，动能转化为热能，热能开始缓慢在膜上散开，宇宙中的万物开始毁灭，然后冷却，开始新的循环。
这就是新理论的宇宙大爆炸，当碰撞后，两层膜又弹回原来的位置，重新在未知力的作用下，缓慢接近，如此往复，宇宙开始循环，永不停止。


扩展资料他理论所具有的维空间
前三维是位置，存在于空间中；
第四维是速率，存在于时间中；
第五六维是速率指向，存在于（速度）时间方向中；
第七八维是状态指向，存在于自身形状对应的空间方向中；
第九维是状态转角，存在于自身形状对应的滚动中；
第十维是自旋速率，存在于滚动时间中；
第十一、十二维是自旋赤道轴指向，存在于滚动（速度）时间方向中；
第十三维是自旋赤道轴指向漂移速率，存在于滚动变化（加速率）时间方向中；
第十四、十五维是自旋赤道轴指向漂移速度赤道平面映射方向，存在于滚动变化（加速度）时间方向中；
第十六维是加速率（或受力强度），
第十七、十八维是加速度（或受力）方向，这样的维度不只和 位置（表示一个几何点在空间中的位置）有关。
参考资料来源：百度百科-十一维空间

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