如何淺顯解釋《星際穿越》中「引力可以跨越一切維度」的說法？

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覺得這個命題是整部片的立足點了，但是理早死了不懂這句話

這個問題不適合以（對普通人而言的）淺顯的方式去理解。

現代的理論物理特別是引力理論是利用嚴格的數學語言（微分幾何、拓撲學等）來描述的，在這些數學中充滿了大量的反直覺案例，光像目前排名第一的那位答主一樣靠自己的「想像」「認為」是完全無法理解的。弦理論中額外維度是用這種數學對象來描述的【卡拉比】，顯然，不依靠紮實的數學功底，光靠想像是無法理解它的。（這裡吐槽一下其他答案里提到的某科普視頻，簡直誤導人嘛= =。。。科普這種東西畢竟不能代替科學，而且這個科普就算是為了給個直觀的描述都給錯了）

如果有一般物理系本科的底子，可以學一學廣義相對論（以及與其相關的張量分析、黎曼幾何等數學），這樣可以對引力這種作用有個相對深入的認識。進一步地，可以了解一下弦理論，它的目的之一就是將引力相互作用量子化（對應的假設量子為引力子【graviton】）

廣義相對論和弦論分別有以下適合本科生讀的入門教材：

廣義相對論基礎教程 (豆瓣) 這一本是電影的物理指導基普.索恩在電影的官方科普書星際穿越 (豆瓣)里推薦的。

A First Course in String Theory 2ED (豆瓣) 和上面同一個系列，這兩本大概算是相關領域內最好讀的兩本教材了吧。。。

如果只想有一個科普層面的直觀認識的話,可以看宇宙的琴弦 (豆瓣)以及其同名紀錄片。這本書是弦論專家格林寫的,對普通人來說雖然不算淺顯,很多概念可能一時之間get不到point,但至少能讓人大致體會一下物理學家和數學家們想解決什麼問題、怎麼嘗試的,以及現在他們看到了一個什麼樣的圖景。

P.S.補充一本星際穿越 (豆瓣)，這本是電影官方出的科普讀物。

總而言之，即使想不明白這一點也不妨礙欣賞電影，畢竟這種東西估計至少得做到相關方面的研究生才能有正確理解的可能。

題主需要接受至少如下的觀點：

在現代物理學的框架下，物質間的力被解釋為組成物質的（點）粒子和傳遞力的（點）粒子的碰撞（散射）過程，比如電磁學中最常見的Compton散射對應下圖的過程，

其中直線是電子的運動軌跡，曲線是光子運動軌跡，從左向右是時間流逝的方向，這樣這張圖就對應於：電子和光子自由運動一段時間後相撞，產生一個新的電子（但壽命極短），而後分裂為新的電子和光子。
在這種點粒子的理論框架下，四種基本力中除去引力可以被一致的解釋和計算，並和實驗相容，這就是標準模型。但（至今）無法得到包括引力的理論。
為了克服這個問題，也就是引力和量子物理的不協調，弦理論被提出並發展，其基本假設是粒子不是點（0維幾何體），而是弦（1維幾何體），並有開弦（線段）和閉弦（圓，見下面評論，還可能會出現拓撲不一致的情況），而且時空的維數不在是3+1，而是9+1（如何回到3+1維請看第一個回答，唔，那個答案自刪了。。。。）。在這個理論框架下，四種基本力中除去引力應該是開弦，引力應該是閉弦（見下面評論，這裡的「應該」是因為我沒學過標準模型如何進入弦理論），開弦的端點應該固定在某種高維幾何體上（被稱為D-brane，也就是點和弦的高維推廣），於是就有如下的圖，

和上面的圖不同，這是一個靜態的圖，只描述某一個時刻，不描述隨時間的演化。
於是D-brane可以解釋為我們所在的時空，開弦（傳遞四種基本力中除去引力）固定在我們的時空上，而引力則可以脫離我們的時空傳遞，比如傳遞到別的時空，如圖

該圖片引自《星際穿越》裡布蘭德教授寫在黑板上的公式是什麼公式？ - csxiao 的回答（強烈推薦這個答案）。這就是「引力可以跨越一切維度」。
弦理論目前無法被實驗驗證。

看電影就不要太當真了……

「引力穿越更高維度」（注意，不一定是所有維度）的說法，是一種假說，原因是引力太「弱」了，比電磁力要「弱」的多。有的科學家為了解釋這個現象，提出引力會穿越其他維度，造成其強度大大降低。

一個假說而已，但作為電影的一個設定還是不錯的。

注意，這裡題主要求用淺顯的語言來描述，我就很簡單的說下。（我打了好多行在剛才的第一名答案里，結果特么刪了！！！！）

我們思考引力的時候，最先想到的應該是牛頓的蘋果。

然後是愛因斯坦廣義相對論「推翻」了牛頓的萬有引力，實際上是給出了一個更基本的思考方式，也就是說時空（時間與空間）的幾何＝引力。

因此只要有時空，就一定有引力。。。。

維度是描述時空的一個方面。。。。

因此引力可以跨越一切維度（時空）。。。。

首先你得理解編劇，總得去為這部作品開個掛，不然你看到的是這樣一個情形，主角啪，被黑洞吸引進去了，然後屏幕黑了，一條字幕出來：按照現在科學研究，無法從黑洞傳輸數據出來，主角，卒。你能保證不跳腳罵娘？所以順理成章，開掛了，只不過恰好這個掛是引力。

玩笑開完了，說點認真的。

手機即時輸入，如有錯誤，歡迎指正。謝謝。

能理解科幻迷為喜愛的科幻片洗地，但是科幻片只是科幻片，不是紀錄片或是嚴謹的paper。如果把科幻片當作紀錄片或者科教片來看，來信奉，那就貽笑大方了。引力穿越維度在我有限的嚴謹科學讀物的閱讀範圍內實際並沒有提到過，科幻小說不算。它接近一種猜想而不是假說。四個基本力的本質現在根本沒弄明白，你猜引力是上帝打的一個噴嚏也可以作為和這種猜想等同的科學猜想。只要能證偽都是科學，科學不是真理。

愛因斯坦認為引力是由於質量與空間作用的結果，就好像平整的床單會被上面的球壓出現凹陷。這個凹陷自然會引起空間和時間的變化。引力對於時間的影響是被嚴格實驗證明過的，其流速變化符合愛因斯坦的猜想。從這個角度看，也就是引力是質量與空間時間的一種作用，它從屬於空間和時間。那片中從高維度空間控制引力無異於痴人說夢。沒有質量變化，當然也沒引力變化。

有人會說，你不是高維度生物，你怎麼知道呢？高維度生物自然有他們的辦法，這是你不能明白和掌握的。如果辯論陷入這個境地，那就不是科學了。我們只能去嘗試證明或證偽，你要非說你怎麼知道他們不能，那這是信仰之爭，而非科學。

對於高維度的描述，網上流傳的那個講解視頻是不科，學的，吸引眼球罷了。果殼網有個講解

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MTg1MjI3MzY2MQ==mid=203216235idx=1sn=92c4dc6ac76e39a966d4b67b418b6e1c#rd

至於現在研究的維度，弦論認為宇宙大概是十維，因為按照弦論的理論計算，當維度為十維的時候,其方程的解範圍最小，大約幾百組，這個已經是最好的情況了。所以認為大概是十維。而且完全不確定，因為弦論被認為是一個超越時代的產物，用小說筆法來說是機緣巧合得來的，沒有人能夠確定它是對的，很多研究弦論的科學家抱有擔心，他們擔心我們現階段的數學其實不足以跟上弦論的步伐，從而真正弄明白它。但弦論是目前最有希望的達到宇宙本質的方向。弦論認為，更高的維度是像水管一樣，捲曲，留給我們一個截面，它的長就是另一個維度，而這個截面的尺寸在普朗克常量以下，普朗克常量是什麼概念呢，計算機界容易明白，我們的虛擬世界是有解析度的，而不是連續的。比如一張圖片，無論解析度多高，你總能通過不斷放大找到像素點，而實際真實實際也是一樣，看似連續，其實是分立的。比如光子是一個一個，能量是一份一份。其實只是像素點足夠小，真實世界的像素點大小就是普朗克常量。而高維度捲曲的截面要在這個尺度之下。所以高維度可能並不像科幻小說裡面那麼浪漫，又是時間軸又是空間超立方。

總而來說，我們應該認識，電影是電影,科學是科學，無論這個科幻電影多麼硬核。純科教片不會那麼浪漫有票房。否則理論物理早吸引大批青年才俊去探究，而不是現在的it或者金融。導演總得去把故事講圓滿了，如果黑洞裡面什麼信息都傳不出來，這個電影還怎麼拍？你得為編劇考慮吧。總得有東西去穿越維度把這個信息從黑洞裡面帶出來，只不過這次恰巧是引力而已。

放過這部電影吧，別深究。可能會揭出袍子裡面的虱子，那就不美了。

引力是閉弦

科普一點說吧，廣相認為引力是時空的一種性質，(引力使時空彎曲)不同於另外三種基本作用力，很特殊。

目前為止，人類也始終沒有建立很完善令人信服量子引力理論，也就是說引力是四種基本作用力唯一沒有被量子化的力，這個角度也說明了引力的特殊性。

額外緯度並不是非常特別小，它們也可以非常大。我們之所以看不到額外維，在於我們看額外維的方式。我們是用電磁力來看額外維，而電磁力只能存在於我們三維世界，無法進入額外緯度。

你、我以及我們能夠看到的一切都是被永遠的拘禁在我們的3—膜中。把時間維度也算上的話，世界萬物都困在我們四維時空片中。

除引力之外的這3種力在探索額外緯度方面將毫無用處，因為他們都被局限在3—膜之上。只有通過引力我們才能對額外緯度有所了解。對了，至於高維的弦理論，很可能是一條錯誤的道路。

所以，電影中「引力可以跨越一切維度」給人很「科幻「的感覺吧。

顯然跨越一切維度的不是「引力」，而是人類和自已以及自己所愛的人之間的「糾纏」。

否則你怎麼解釋未來的「us」不直接把信息傳給人類，而需要通過cooper中轉？

我非常不認同當前過於高維時空的一種闡述（這個闡述主要來自於那個流行的視頻），這種闡述的核心觀點是：高維時空是不同於/高於低維時空的另一種時空，時間有類似空間的幾個向度，高維還有能力影響低維（至少高維可以觀察到低維，已經是影響了）。

這是非常民科又神棍，但是很符合直覺的想像。

我認為有且只有一個時空，維度是描述時空的一種屬性，時間是一個單一的屬性，沒有類似空間的向度；我認為確實可能存在人類無法觀察的維度。是否存在多維（或低維）世界不好說，因為我認為高低維之間不可能互相影響（觀察是一種影響），所以可以自由心證。

打比方很容易給人帶來誤解，例如用來說明蟲洞的那個著名的比方：二維世界如同一張紙，摺疊之後就穿越了。摺疊本身就來自於有高度這個向度，一張紙再薄薄到夸克級也是有高度的，沒有高度的客觀實在是不能被摺疊的。

如果有一個二維（或五維）世界，構成世界的基本粒子和我們當前三維世界的基本粒子必須完全不同。可以想像我們身邊就存在任意多的高維和低維世界，隨時在互相穿越又互不影響。

唯一的共同點是彼此都存在於同一個時空之中。根據相對論原理（所有的參照系中物理規律是統一的）他們之間唯一共享的就是時空的幾個固有屬性。如光速不變。

再來說引力，愛因斯坦首先認為引力和加速度是等效的，融合狹義相對論光速不變的基本公理後，愛因斯坦進一步認為引力是時空的一種自有屬性（而表現出來的形式）：時空是柔軟的，會隨著物質運動的速度而翹曲。

因為不論是幾維世界，大家都存在同一個時空中，大家所感受到的時空翹曲都是一致的（或遵循一個相同的數學變換形式），所以就有了引力可以跨越一切維度的說法。

也就是說，你在這個維度的世界裡丟了一個大實心球，造成了時空這層膜的翹曲，在另一個維度世界裡，智慧生命（如果有的話）也觀察到了時空的翹曲，雖然它觀察到的翹曲可能多了或者少了一兩個向度，但在相應的維度上的翹曲，通過一定的數學表達轉換，應當是一致的。

這就是我理解的引力跨越所有維度。

僅從電影里的設定出發，並沒有說引力可以跨越「一切維度」，而是說，引力是可以在高維度存在並影響底維度的一種力。

三維一個構成，即長度構成的線條，長寬構成的面積，以及長寬高構成的三維立體世界。

在之上，四維是時間線，即「過去現在未來」的一條線。五維是引力，構建了包含時間在內的所有發生過的事件的面積。六維並沒有說是什麼。

回到最初，維度理論，低維對高維，只能觀察並記錄，不能做干涉影響。反之高維可以影響低維。

栗子：設火影漫畫二維世界，三維的我們撕爛鳴人，鳴人死。而二維的鳴人無法向我們放螺旋丸反抗。

另一個栗子：三維世界的我們，拍攝影像或者照片，即是記錄和觀察四維時間，卻無法干涉觸碰它。

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看到好多理科大大都過分認真了，這畢竟是一部電影，而不是科學紀錄片，用最簡單和影片里展現表現的信息解釋足夠了。沒必要搞那麼深。畢竟很多地方還是需要做電影的想像和表現手法的。

因為引力是源於時空結構本身。所以只要有維度存在（就是在這個維度上有空間概念的存在），就會有引力現象。

很簡單，因為引力目前還是未解之迷。引力的本質是什麼，科學上有多種說法，未能統一。而它與量子力學的矛盾又使它具有神秘的面紗，所以電影就拿它來用啰。

這是玄理論的基礎吧。是霍金最先發現的。

霍金一直在思考引力和其他三個基礎力相比要小很多的問題。

比如一塊小磁鐵釋放出來的電磁力就要比整個地球的引力都要大。

那麼為什麼引力這麼小呢？霍金猜測引力是被某種東西給削弱了。

以這個猜測為基礎，開始理論物理的研究。主要就是數學計算。

最後就純理論的算出了微觀的7維世界，加上宏觀的4維，提出了11維的玄理論。

引力具有極強的穿透力，可以穿過所有的11維，但是每穿過一維，力量就被削弱了。

電磁力，弱核力，強核力雖然強大，但只能作用於4維的世界中，不具有微觀穿透的能力。

所以想要星際穿越，蟲洞之類的肯定是引力驅動的。

引力好比空間伸縮變形產生的「彈力」，所以兩個不同維度的空間都能感受到啊，我是這麼理解的。

言簡意駭的提一個問題：

在多維空間中，男主通過干預引力能把書從書架震落到地上，自然也能把祖母頭上的吊燈震落殺死祖母

誰來反駁一下我？

確實，噼里啪啦說了一大通的好像自己很懂一樣。

第一，電影需要。

第二，引力是被科學家解讀最少的一種力，接觸最早，但是也最神秘。

連時間是啥都沒搞懂，就非要把時間和長寬高組成一個四維，反正我是不懂，看了很多帖子文章，三維我懂，四維和更高維度是啥，依然完全無法理解。

因為引力在廣義相對論上就是時空的彎曲…所以時間和空間都能感受到空間彎曲帶來的變化…因此可以這麼說…

目前來說引力是一種很特殊的存在。它不需要任何介質，它的強弱僅僅與距離有關。從某種程度上來說，引力穿越了我們目前所了解的三維。那麼如果時間也是一個維度的話，我們可以合理猜測引力同樣不需要任何介質以某種方式穿越時間。

認真說個事。其實應該先問對錯再問為什麼。因為，題設本身不一定是對的。。

看電影的第一法則就是默認導演是對的，你們在物理學上較勁對於影片理解本身意義不大啊親們。

爭取100字以內說完：（記字開始）

「一切維度」片中指的是三維四維和五維，引力能影響空間同時也能伸縮時間，空間是三維，時間是四維，引力本身就是第五維。一二緯度屬於三維贈送的。

所以「引力是跨越一切維度的」。

打完收工不算標點（大概）69個字（左右）。

不要拿著商業片當科教片看吶。

個人理解，不歡迎討論⊙ω⊙

以上

樓上幾位的想像力很好呵呵，但你們大多數都是看了youtube上那個被學術界批判的視頻就出來秀的吧。

http://m.guokr.com/post/433527/?page=2 看評論區

我只知道三維空間是我們存在並能想像的空間，其他七個緯度都蜷縮在普朗克尺度內。而時間是單獨的一天線，空間+時間組成了時空。

真的想「了解」什麼是高緯度，重力，空間的話可以搜索 ted 弦理論。

想細究的我相信也不會上知乎了，我也沒到那個程度。