基本介紹
原理定義,詳細內容,套用,
原理定義
當然，額外的空間 ——時間維數是科學幻想的老生常談；的確，它們幾乎是必不可少的，因為否則相對論對人們不能旅行得比光更快的限制意味著，由於要花這么長的時間，以至於在恆星和星系之間的旅行成為不可能。科學幻想的辦法是，人們可以通過更高的維數抄近路。這一點可用以下方法描述。想像我們生活的空間只有二維，並且彎曲成像一個錨圈或環的表面。如果你是處在這圈的內側的一邊而要到另一邊去，你必須沿著圈的內邊緣走一圈。然而，你如果允許在第三維空間里旅行，則可以直穿過去。
詳細內容
如果這些額外的維數確實存在，為什麼我們沒有覺察到它們呢？為何我們只看到三維空間和四維時間呢？一般認為，其他的維數被彎卷到非常小的尺度——大約為1英寸的一百萬億億億分之一的空間， 人們根本無從覺察這么小的尺度。我們只能看到一個時間和三個空間的維數，這兒空間—時間是相當平坦的。這正如一個桔子的表面：如果你靠非常近去看，它是坑坑窪窪的並有皺紋；但若離開一定的距離， 你就看不見高低起伏而顯得很光滑。對於空間—時間亦是如此。因此在非常小的尺度下，空間—時間是十維的，並且是高度彎曲的；但在更大的尺度下，你看不見曲率或者額外的維數。如果這個圖像是正確的，對於自願的空間旅行者來講是個壞訊息，額外附加的維實在是太小了，以至於不能允許空間飛船通過。然而，它引起了另一個重要問題：為何是一些而不是所有的維數被捲曲成一個小球？也許在宇宙的極早期所有的維都曾經非常彎曲過。為何一維時間和三維空間攤平開來，而其他的維仍然緊緊地捲曲著？人擇原理可能提供一個答案。二維空間似乎不足以允許像我們這樣複雜生命的發展。例如，如果二維動物吃東西時不能將之完全消化，則它必須將其殘渣從吞下食物的同樣通道吐出來；因為如果有一個穿通全身的通道，它就將這生物分割成兩個分開的部分，我們的二維動物就解體了。類似的，在二維動物身上實現任何血液循環都是非常困難的。
套用
多於三維的空間維數也有問題。兩個物體之間的引力將隨距離衰減得比在三維 空間中更快。（在三維空間內，如果距離加倍則引力減少到1/4。在四維空間減少到1/8，五維空間1/16等等。）其意義在於使像地球這樣繞著太陽的行星的軌道變得不穩定，地球偏離圓周軌道的最小微擾（例如由於其他行星的引力吸引）都會引起它以螺旋線的軌道向外離開或向內落到太陽上去。我們就會被凍死或者被燒死。事實上，在維數多於三維的空間中，引力隨距離變化的同樣行為意味著，太陽不可能由於壓力和引力相平衡，而存在於一個穩定的狀態，它若不被分解就會坍縮 形成黑洞。在任一情況下，作為地球上生命的熱和光的來源來說，它沒有多大用處。 在小尺度下，原子里使電子繞著原子核運動的電力行為正和引力一樣，這樣電子或者從原子逃逸出去，或者以螺旋的軌道落到原子核上去。在任一情形下，都不存在我們所知道的原子。 看來很清楚，至少如我們所知，生命只能存在於一維時間和三維空間沒被捲曲得很小的空間—時間區域裡。這表明，只要人們可以證明弦理論至少允許存在宇宙的這樣的區域——似乎弦理論確實能做到這一點，則我們可以用弱人擇原理。同樣， 也會存在宇宙的其他區域或其他宇宙（不管那是什麼含意），那裡所有的維都被捲曲得很小，或者多於四維幾乎是平坦的。但在這樣的區域裡，會有智慧生物去觀察這有效維數的不同數目。
