宇宙是幾維的？

01-05

主流的是哪一種說法呢

2015/8/23更新，已填坑。該答案已經完成任務，且刪改很多，不是最初的樣子，沒有後續價值。摺疊吧。

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基於評論里一些朋友建設性的意見和建議，以及看到對某個「不明覺厲」答案大家也表達出了各自獨立的思考，而不是草率贊同。我想我這個「答非所問」的答案也完成了它的「使命」，是時候修改一下了。

和諧了幾乎所有針對性的，不友善的內容。如果要追究更複雜的原因，我在答案最後試著討論了一點（我的意思是大可直接調到最後），希望不會引起更多的誤解。

反正這種釣魚問題下次不會咬鉤了。

覺得有不妥的朋友，儘管點下「沒有幫助」。

╮（╯◇╰）╭

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2015/8/20更新，補充Copenhagen詮釋、EPR佯謬、隱變數理論的歷史背景，為便於理解，部分表述不甚準確，希望有關人士予以批評意見。………………………………………………………………………………………………………………關於原問題：其實關於維數這個東西挺麻煩的，基本來自於線性空間裡面基底的個數。主要是數學家糾結這些東西，近世代數裡面有專門的Dimension theory，詳細討論代數簇的維數。物理裡面常見的比如三維經典空間的三個維度、分析力學裡的相空間（辛流型）、GR裡面（Minkowski空間）的時空流型（N維連通拓撲流型局部同胚與N維歐氏空間，這裡N=4）、QT裡面無窮維的Hilbert空間，等等。物理最重要的是物理圖像，數學模型與結構是其次的。至於維數，足夠描述對應的物理圖像就OK了，不用過分糾結。………………………………………………………………………………………………………………

1、物理方面的誤解

1.1關於隱變數理論

文章裡面提到的「Bohm的理論」源自De Broglie–Bohm theory（隱變數理論）。但其中的表達，卻缺乏科學素養，一定程度上歪曲了Bohm的工作。

（補充）關於隱變數理論，這是量子力學的一種解釋。下面澄清一下，和那篇文章裡面說的不是物理意義上的隱變數理論。

這個問題說來話長，首先回到1925年，開始一段漫長的故事。

1、1、1 Copenhagen interpretation(哥本哈根詮釋)

1925年開始，Boris PodolskyNathan Rosen就開始構建後來被稱為「哥本哈根詮釋」的量子力學解釋。而這個解釋正式為人所熟知是因為1929年，Werner Heisenberg（海森堡）在芝加哥大學的講座，基於1930年出版的在哥本哈根職教期間的The Physical Principles of the Quantum Theory。

Copenhagen interpretation是為了給定義在抽象的Hilbert空間上的量子力學給予一個不依賴數學形式與術語的普通語言表達。其基本要點有二：

1、（量子假設）亞原子事件為離散定態之間的不確定不連續的演化。

2、不相容的共軛特性無法同時精確測量。（反映為不確定性）

當然，與此同時還有很多種解釋。比如後面將要說的隱變數理論解釋。

1、1、2 EPR佯謬（EPR paradox）和隱變數理論（De Broglie–Bohm theory）

1935年，Albert Einstein、Boris Podolsky、Nathan Rosen發表了著名的「EPR論文」。裡面給出了一個思想實驗，後來被稱為「量子糾纏」。

至於量子糾纏。糾纏態之間的關聯不能被經典地解釋。所謂量子糾纏指的是兩個或多個量子系統之間存在非定域、非經典的強關聯。量子糾纏涉及實在性、定域性、隱變數以及測量理論等量子力學的基本問題。

當時EPR認為，量子糾纏說明量子理論是不完備的，應當擴展為含隱變數的理論（De Broglie–Bohm theory）；不過自從1964年開始證實的Bell"s theorem，已經排除類似的隱變數理論。

也就是說，自從1964年起理論以及實驗對Bell理論的研究，隱變數理論基本宣告破產。由於其既不能證明也不能證偽，目前是不被主流學術界認可的早期理論。

Bohm的隱變數理論雖然在歷史上有其不可替代的貢獻，比如催生出Bell"s theorem的理論與實驗的研究。但由於其和實驗不符，我們應當捨棄它。即使加以討論，也是在科學方法的基本框架內，不是想當然的和所謂「哲學」，「宇宙大道」混為一談。科學，有它自己的規則。

1、1、3 Holographic principle（全息理論）

至於文章裡面的「全息理論」，和物理學裡面的Holographic principle不是一回事。Holographic principle（全息理論）的創始人是Gerard "t Hooft、Leonard Susskind、Charles Thorn。

而Holographic principle不關Bohm什麼事。Holographic principle基本思想是N維變為N-1維，而不是增加維度。文章裡面將「全息理論」誤解為「存在高維形式影響可知低維形式」，實際上這是某種隱變數理論類的表述。

隱變數理論再怎麼不是也是一個正經而自洽的理論，而把隱變數理論斷章取義在和形而上的概念混淆是一種不科學也不哲學的行為。

1.2 關於Alain Aspect先生的實驗

Alain Aspect先生是做光學的。量子光學裡面糾纏關聯也很正常的，量子糾纏可以理解的。一般是量子隱形傳態，不傳遞信息和物質，不違反經典理論了，也不存在所謂的轟動性事件。

2、關於文中列舉的醫學家

我只是學物理的，醫學心理學方面的東西不懂不亂說。但wiki了一下「超個人心理學」（transpersonal psychology)。感覺Stanialav Grof到處談論靈魂、巫術、死亡、誕生之類超驗的東西，似乎不是主流。希望有醫學/心理學涉獵的同志解讀解讀。

不過Pribram的工作還是很有趣的。

不過可以肯定，文章把心理學和基礎物理混在一起，是嚴重違背科學論證規律的。（嚴格說是還原論認識規律，考慮到「more is different」就更複雜了）

3、用研究氣功的方法研究量子力學始末

這是一個神奇的故事，故事的主人公都是令人尊敬的老一輩科學家。不過經歷了XXXX，這也是特定時代的產物，畢竟中國現代的科研是從那個時候起步的，還處在摸索階段。中國老學界曾經在八十年代「研究」過「Bohm理論」。

具體情況有興趣的話詳見David Bohm

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這個問題的討論非常bug，我寫這個答案就是反駁另一個民科論調，完全是出於第一反應的反感，所以一開始措辭非常尖銳，傷害了一些朋友的感情，這裡表示道歉。

首先表態，這種爭論沒有必要，我以後再也不會摻和類似的論戰。

一直有朋友質問我為什麼不寫乾貨，我其實有過這個想法。昨天禮拜六，閑著無聊打開WinEdt一通狂敲，基本也就是對著資料敲公式。敲完之後，心情大好，但轉念一想，問題來了：

1.我把一通公式發上去，能看懂的人因為他本來就懂，所以我敲的東西沒有意義。

2.我把一通公式發上去，本來看不懂的人也不會看懂，所以我敲的東西沒有意義。

3.我不是搞量子的，只能應付曾謹言，寫那些東西是自欺欺人。

所以，就沒有然後了。

至於為什麼看到民科內心就難受，除了個人強迫症的因素外，有朋友之前提到過這個回答，我覺得基本上是這樣的。

為什麼國內一流高校的數學物理類專業的學生大多對民科充滿反感和鄙夷？ - 王力樂的回答

但我覺得看到囂張的民科反感不代表要和他辯論，以後盡量把反感藏起來。特別是在網路上，更沒有什麼意思。他們乖張的言論是對相關專業人士的不尊重，再把反感反彈回去，只會造成死循環。解決民科問題還要看基礎教育水平和科普工作者的素質，不是幾句反對可以解決的。

還有，類似於這種「宇宙是幾維的？ - 物理學」、「如何理解時間？ - 物理學」這種一兩句話說不清民科泛濫的題目還是少問，這種低質量問題你只能得到想我這樣有苦說不出的低質量回答。

想看到高質量回答，必須有高質量問題。舉個栗子，優秀的腦洞問題比如「為什麼雲下面總是平的？ - 氣象」、優秀的專業問題比如「凝聚態物理有哪些前沿領域？重要性如何？ - 物理學」、優秀的學術問題比如「物理學為什麼沒能從理論上預測巨磁阻效應？ - 量子物理」、「量子力學中引入虛數 i 的深層意義是什麼？ - 物理學」。這些都是非常好的問題，自然會有好的回答。對做物理的人，發現參與這些優秀的問題，是很愉快的事情，而不是在這種問題下的逞口舌之快。

不要在這種問題和我這種回答上浪費時間了，純吐槽。

丸。

弦論說11維和咱們民間科學愛好者說的三維或者3+1維不是同一個概念。拿三體或者星際穿越的維度概念去理解弦論的維度是沒有意義的。弦論的維度更多的是數學上的概念，而不是物理上的概念——甚至弦論本身也可以說是這樣，比物理更接近數學。

回答問題：空間是三維的，按照宇宙=時間和空間的定義，宇宙是3+1，四維的。

至少以現有的公認的不是假說的科學認知來說是這樣。

然後吐槽一下，咱們知乎科學愛好者（簡稱知科好了），特別喜歡說螞蟻是二維生物。然而三體里只是拿螞蟻打了個比方，沒讓你真信啊…知乎科學愛好者還比較喜歡用比方代替論證，這是題外話。

螞蟻是二維生物的話，大象是不是？大象的行動也只有隨著地平面做前後左右，大象又不能跳。大象可以趴下來，翻過來，螞蟻也行。大象可以感覺到垂直方向的光，螞蟻也能感覺到垂直方向的光和氣味。所以螞蟻大象和螞蚱最大的區別是螞蚱會跳，所以會跳的是三維生物，不會跳的是二維？

對了螞蟻窩是很顯然的三維結構。螞蟻的坐標在泥土中擁有上下左右前後三個方向的自由量。所以螞蟻爬到地面上就是等效於被二向箔了？

@St Jason的答案（同樣，只針對答案）確實在開頭就存在了錯誤的陳述，量子的這種糾纏態特性並不違反相對論，原因是很多人錯誤的認為不管什麼時候，只要改變其中一個粒子自旋狀態，那麼另外一個粒子的自旋狀態也會相應的發生改變。但其實當你去觀測這個糾纏態時，他的波函數就已經坍塌了，你只能作為一個觀察者的身份去獲悉這次觀測的結果而不能去改變什麼，所以你不能單純的利用量子糾纏態特性傳遞什麼有效信息。

當然肯定有人會提出量子通信這個名詞，但量子通信技術也不能超光速傳遞信息的，雖然同樣是利用了量子糾纏態特性進行的信息傳輸，但其實傳輸過程中仍需其他方法進行輔助的。

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補充，剛看到了上面 @li li 的答案，很贊同，並且由於我只是一個寫代碼的。。還請 @li li 能指出我的理解當中的不足之處

不能忍了，點了一堆沒有幫助和反對。

不能眼睜睜地看著知乎被民科和氣功大師和沒學過物理卻說話不負責任的人佔領。

宇宙在大尺度是三維空間加一維時間，不同的宇宙學模型只是對應不同的四維度規。而在小尺度，目前有多種額外維的理論，但是均沒有被實驗證實。但是，即使在小尺度存在額外維，我們也無法「直接觀測」到，它僅僅體現為在四維時空的一些「不同效應」而已，或是一些新粒子，或是一些激發態，或是不同的角分布效應，人類不可能以實驗的方式「深入探測」四維時空以外額外的維度。

很多人提到了弦理論和R-S模型。需要指出的是，弦理論雖然目前取得了很大的進展，但他歸根到底是極小尺度的物理。雖然小尺度物理會影響大尺度宇宙的演化，但這些小尺度的額外維效應絕對不會擴展到天文尺度。再者，弦理論為什麼會選取卡拉比-丘流型作為背景，因為他更容易緊緻化為低維理論而不產生很多目前實驗不支持的副產品。那麼什麼是緊緻化？緊緻化其實說白了就是縮維，把一個十一維超弦或是十維的M理論，變成一個四維的有效理論，然後看看有沒其它玩意。縮維的本質原因是我們沒有在大尺度觀測到任何額外維效應，在小尺度的額外維效應也受到目前實驗的極大限制。R-S模型也是一個道理。原則上，任何人都可以寫一個加了額外維的作用量和額外維度的度規，R-S模型最大的作用也是告訴我們，在我們把這個額外維度積分掉時，我們會發現一堆的KK態粒子，而這些粒子活在四維時空里，它的額外維度已經被積分掉了。為什麼這個額外維度可以被積分掉？因為它必須是緊緻化的。為什麼它要被緊緻化？因為大尺度的額外維很麻煩。

說到這裡可能很多人明白了兩個事實：高能物理實驗目前沒有發現額外維度，而且對小尺度額外維（緊緻化）具有很大的參數上的限制；天文觀測和宇宙學甚至普通的動力學實驗，都排除了大尺度額外維（非緊緻化）的可能性。

宇宙是幾維的？這個問題其實有點難回答，因為我們既沒有一個完備的小尺度的理論，也沒有一個完美的大尺度理論。但是物理學是實驗的科學，我們只能說，在目前實驗限制下，大尺度上構造超過三維空間加一維時間的多維理論基本上是無法實現的，小尺度上各種額外維模型都受到越來越嚴格的實驗限制，而且在宏觀看來，小尺度的額外維就像小孩吹出的肥皂泡，總是會碎在四維時空中。

順便說下，我很喜歡《星際穿越》這部電影，裡面有關廣義相對論的很多東西都是非常有科學依據的，包括黑洞和蟲洞的一些理論，但是關於額外維，那就是在瞎扯，大家看看就好，電影畢竟是電影。

沒有相關知識儲備對問題做回答，但我還是來818一下關注李嗣涔的人群，免得更多人被氣功套進去了。

來源李嗣涔貼吧

其一

有人云，手指識字。

引用錢老一句話：「保證人體特異功能是真的」。

其二

有人云：名號延緩食物腐敗，電冰箱都不用了，看來電冰箱企業要破產了。

驚，進入伊甸園了。

各種玄學，不堪入目。

再隨隨便便翻翻的搜索結果，更是只見李嗣涔的關注群體顯然是一群氣功、玄學的追隨者，是一群唯心者。而某答主的回答是在用已經被否定掉的了錯誤了的知識在強行解釋問題，否定了現在科研成果，其本質還是在推廣玄乎其玄的氣功理論。

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這是李嗣涔的官網最新消息

看看他的個人履歷

和錢老是不是有點相似，都是搞「人體科學」。

很遺憾有這些點錯了發展點的科學家，但不能否認他們在本業上的價值所在。糟糕的是，科學家的錯誤被一群唯心下影響的人引以為他們自己的「聖經」

，妄圖向世界傳播自己對世界的隨性的自我的認知（謬誤）。

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為什麼瞧不起民科

民科，為什麼那麼討人厭？大家來看看這位民科 - 民間科學家

請問為什麼現在民科這麼火？民科被大眾所承認接受推崇如此之大？這樣影響會好嗎？ - 民間科學家

我想知道這個st jason什麼學歷，能抱著民科不放。找了個研究氣功的人的視頻抱著不放，可悲其水平。給推薦一本書

現在知乎在物理學方面的回答真的是越來越神學化了，物理學就像個戲檯子，誰都能來說兩句了。對於民科，引用一段話

殉道情懷所直接引致的「犧牲」精神，讓他們的內心敏感而好鬥得要命，一碰就會炸毛的。一旦炸毛，他們會不憚用惡毒而又好笑的語言攻擊你，包括但不限於：罵娘，把你跟宗教裁判所類比，說你尸位素餐是科學的敵人，斥你為被科學洗腦的書獃子——生生把一個小小的本科生或者研究生「捧」成了反動學術權威——要是真有那「成為科學的敵人」的能耐，我必已有一個教職了，那時我大約會高興得要命，而根本沒工夫跟科學為敵的。來自為什麼國內一流高校的數學物理類專業的學生大多對民科充滿反感和鄙夷？ - 王力樂的回答

看了那位替他悲哀家人的妄想症患者新更新，實在令人忍俊不禁，原因只有三個字，你不懂。蛤蛤，什麼時候民科也能說別人拿衣服了。

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剛剛看到這位 @林子棟在說以准大一的知識面不應該在這種問題下「瞎起鬨「，然而點進這位所謂南方科大的學生主頁，我注意到了他在lili與某民科的答案下邊都點了贊同，這就不知道是誰在瞎起鬨了，我也不明白一位大學生是怎麼產生那卑微的優越感指責他人的同時卻體現不出一名大學生應有的知識素養，連高三狗都不如。因為所謂經歷少而讓他人閉嘴的這種近乎耍流氓的行為實在是噁心。不去提以往的少年班提前留學的學生，就單單今年清華的少年學生，不知道這位 @林子棟是否敢說在心智上贏過他們。當然了，我們比不了那些大神，然而就單單憑著准大一這麼一個標籤就有理由佔到高點教育別人的行為不覺得不自量力狂妄可笑嗎，憑著所謂閱歷豐富就敢凌駕於每屆將近一千萬的考生？最後

因為你所贊同或者反對的都是別人說的話（知乎混多了大概只會跟著說對對對了）

如果這麼說的話，你點贊同幹嘛呢？知乎又何必開發這功能？呵呵。

我認識一個東北的小姐，她是宇宙觀察者協會的副會長。有次事後抽著煙，聽她講宇宙的概念，她說目前知道的宇宙維度是17唯，人類的觀測條件不斷發展，科學這把武器會使這個宇宙越來越真實。在伽利略發明望遠鏡之前，人們抬頭看天，看到的月亮也許就是個像素很低的動態圖片，隨著望遠鏡的發明，可能宇宙的掌握者讓月球更真實一點，如果我們非要去月球背面看看，那麼它們應該會創造出所謂的背面環境。還有她說，自從探測器飛出太陽系，人類就收不到信號了，這是因為，探測器已經達到了它們能做的極限，如果我們還是這麼好奇，那麼我們又會回到原始社會初期，這樣的輪迴，它們已經進行無數次了。

這個問題很不好，緯度這個概念，主要用來描述幾個變數能夠描述清楚一個物理量的，比如空間點的坐標是三維毫無疑問。如果要大概描述人的姿勢，則需要大概二十多個變數，但也不能說人是二十維的。變分法裡面，把函數視為無窮維空間的點再做最優化。所以談緯度，不談描述什麼物理量就是耍流氓！

截至目前（21世紀初）最新的進展是，宇宙很可能是二維的。但是全世界能說清楚為什麼是這樣的人，也就是那麼一二百個搞弦論的理論物理學家。（是很可能而不是有可能）

另外為什麼有很多答案是胡謅的？抖機靈？

PS 在國內，這個問題可以問果殼的Sheldon或者微博的李淼。可是他們好像不上知乎呢。

難以回答。

我們有什麼辦法證明其他維的存在或不存在嗎？

維這個概念是否正確？

我以為這是個物理問題，看了各種答案後才發現是個歷史問題。

另外我可以確切地告訴你，物理空間是三維的，並且只有三維，沒有一維的和二維的空間。至於時間，比空間要複雜，而且明顯與空間的維度概念不一樣，實際上，時間必定與運動相關。

最後，我不喜歡任何引用的東西，我希望看到的答案是你認同的是什麼，而不是歷史上是怎麼看的，如果你覺得是這樣，那就不要告訴我這不是你說的，曾經誰誰誰說過。

可見維當然是4啊，但是根據M理論，是有11維的，理論終究是理論，現在美國有一個裝置（不記得叫什麼名字了）正在根據測量短程的引力耗散來探測厘米級別的額外維（M理論表示，引力是閉弦，可以通過額外維傳播）

除了我們的宇宙以外，沒有別的宇宙。宇宙不是我們的表象的一部分。當然不應當從字面上去理解用地球儀所作的比喻。我曾用這些比喻作為符號。哲學上和邏輯上的大多數錯誤是由於人類理智傾向於把符號當作某種實在的東西而發生的。

我看圖畫，可是我的想像力不能描述它的創作者的外貌。我看錶，可是我也不能想像創造它們的鐘錶匠的外貌是怎樣的。人類理智不能接受四維。他怎麼能理解上帝呢？對於上帝來說，一千年和一千維都呈現為一。

你看這隻在地球表面生存過的完全壓扁了的臭蟲。這隻臭蟲也許被賦予分析的理智，能研究物理學，甚至寫書。它的世界將是二維的。在思想上和數學上，它甚至能理

解第三維，可是它不能把第三維直覺地想像出來。人就同這只不幸的臭蟲完全一樣，處在這樣的情況中，只有一點區別，那就是人是三維的。在數學上，人能想像第四維，可是在物理上，人不能看到和直覺地想像第四維。對於他來說第四維只是在數學上存在著。他的理智不能理解第四維。

我感覺是無限緯的。可以時空穿越，歷史事件也有多種可能，不同的可能性表示不同的緯度。我們身處的現在只是歷史的其中一種走向，但也有其唯一性。

要回答這個問題，可以寫一本書！

大概概括性簡單說一下：

宇宙是幾維的？

討論這個問題前，我們要界定一下什麼是宇宙，什麼是維

應該說，如果宇宙代表一切，那麼這個題目放在物理的範圍，用物理的角度來定義宇宙，是不可能的！

什麼是維度，或者什麼東西形成維度，目前沒有哪個學科能夠說清楚，或者有一個統一的定義！

對於宇宙，我們其實有很多困惑，打個比方，你是怎麼認識你的？你自己是否有認識你自己的能力？因此，作為相對性的我們存在的世界，必須需要有一個參照的對象，這樣我們才能夠定義我們自身，同理我們討論宇宙，如果作為一個絕對的存在，我們是沒辦法理解宇宙的，因為我們身在其中，更不要討論宇宙是多少維度了！

這樣出現平行宇宙這樣的概念就不奇怪了。

你也會發問宇宙之外是什麼？

那麼有幾個方法來界定宇宙，

比如:神和宇宙，

再比如奇點和宇宙

或者這樣定義：宇宙是被確定的事件，星球是一個事件，恐龍是一個事件，地球是一個事件，萬有引力是一個事件，如果有奇點，奇點也是一個事件，包括上帝這些都是被確定的。

當宇宙被確定了，相對於什麼？相對於維度！宇宙被確定之後，直到我們能夠談論他，維持到我們談論完畢，維持到物理學家得出大一統理論！否則宇宙就是不可認知的，我們提問宇宙有幾個維度就沒有任何意義！

維的定義就是維持被確定事件相對存在的狀態

綜上所述，宇宙是三維的。準確的說，宇宙處於第三維，宇宙本身是一維，相對於起點和終點是二維，宇宙維持自身的事件的狀態處於第三維。宇宙是一維和二維的疊加

主流當然就是咱學的課本被更多人接受的三維加時間的四維世界，至於什麼十幾維，我估計到我八十歲(六十年後)都沒個研究結果。。。

宇宙是幾維的？現在沒有定論。人類還知道的太少，一些物理學家曾設想j用地球物理學來解釋，但那是方向性的錯誤。首先時間是從光和地球的轉動規律得到的，在沒光的宇宙是不適用的。其次質量能量都是以地球引力來研究的，同樣也不適用於宇宙。研究宇宙的努力應得到肯定，方向性有待商榷。更有很多分出什麼民科官科，集思廣益，質疑才是科技進步的主要動力。

重開腦洞，我感覺各種星球本身就是我們所謂的外星人生活在11維空間我們就是類似於頭上的跳蚤在三維空間生活

好多維