自古以來，我們的宇宙在人們的認識中是一個擁有三個維度的空間，擁有長、寬、高組成的立體三維空間。如果用數學的方法來描述我們的空間，可以通過建立三條互相垂直的坐标軸來描述一個物體的空間位置。

直到上世紀初，一個瑞士專利局的小職員、應屆的物理學博士畢業生愛因斯坦提出一個劃時代的物理理論——狹義相對論，讓時間和空間成為一個稱之為時空的整體，時間成為時空中的第四個維度。

不過雖然時空 是統一了，維度也增加到了四個，但是時間是作為一個特殊的維度被加入的，時間和空間雖然統一，卻依然有着本質的區别，因此在愛因斯坦的大學老師闵可夫斯基為狹義相對論建立幾何模型——闵可夫斯基空間時，對時間坐标做了虛數變換，用ict來度量時間維度，其中i代表虛數，ct則代表以光速在單位時間内經過的空間距離。

因此，在狹義相對論統一的時空中，時間與空間始終不是一回事，空間依然是三維的。到了愛因斯坦研究統一電磁力的統一場理論的時候，有一位德國數學家西奧多·卡魯紮嘗試在引力場方程中增加一個空間維度，把時空擴展到五維。在五維時空裡引力場方程多出了幾組方程，除了原來的引力場方程外，還多出了一組方程，卡魯紮發現多出的這組方程與麥克斯韋電磁學方程組等價，這樣意味着當給時空增加一個空間維度，廣義相對論就統一了電磁理論。

這确實是一個非常好的創意，然而問題來了：第四個空間維度在哪兒呢？既然還有一個空間自由度，我們為什麼會看不到也感覺不到？這時另一位瑞典物理學家奧斯卡·克萊因提出一種假設：第四個空間維度可能是蜷曲起來的，如果它本身蜷縮在普朗克長度下，我們就無法以任何方式觀測到它了。至此，一個能統一引力和電磁力的五維時空理論就誕生了，科學界把這一理論以他倆的名字命名為卡魯紮-克萊因理論。

但是很顯然，這一理論是不完整的，原因很簡單，它忽略了自然界的另外兩種基本力：強核力和弱核力。所以，随着理論的發展，這一五維理論漸漸淡出人們視野。

後來，關于費米子和玻色子之間對稱性的理論：超對稱理論被提出，科學家開始在超對稱理論基礎上升級卡魯紮-克萊因的五維統一理論，直到把空間維數增加到十維，時空維數增加到十一維，幾何化的引力理論終于包含了所有已知力。這種十一維的引力理論被稱為超引力理論。

然而科學家很快發現超引力理論有兩個緻命的缺陷：會産生無窮大和失去手征性（弱相互作用下宇稱不守恒與此相關）。所以這種複雜而優美的統一理論還是以失敗告終。

而與超引力理論同時發展起來的還有另一套高維理論：超弦理論。與超引力理論不同，超弦理論在九維空間下就統一了所有已知基本力，并沒有出現無窮大，并且由于空間維數為奇數，因此也并沒有失去手征性。一個完美的統一理論出現了？然而科學家同時發現了不是一個，而是五個……這五套不同的超弦理論都能得到相同的結果，很顯然這五套超弦理論都是正确的，至少在理論上都是自洽的，那麼我們該信誰？這時一個和事佬出現了，他就是美國的天才物理學家愛德華·威騰，他在五套十維的超弦理論基礎上再增加了一個空間維，又把五套不同的超弦理論統一了起來，成為一套十一維的超弦理論，其中十個空間維和一個時間維。

但是你一定已經發現了，空間維數又成了偶數，手征性又沒了……不過威騰比較厲害，他想到了解決方案：空間還是九維，增加的那個額外的一維是連接兩個九維空間的平行空間維，這樣，每個單獨的空間維數既保持了奇數，又把時空維數提高到十一維。而且威騰發現，這個十一維的超弦理論自動包含了十一維超引力理論，這樣，一個完整解釋宇宙所有已知相互作用（基本力）的統一理論誕生了！威騰把這套包含萬有的理論稱為M理論。

那麼我們怎麼去證明這套偉大的統一理論呢？我們怎麼去驗證高維空間呢？很遺憾，目前沒有任何辦法……由于理論上僅有引力能穿透到高維空間，其它諸如電磁力、強核力、弱核力均無法脫離三維空間，因此，我們常規的測量手段均無法使用。而至于能否通過引力波進行測量？好像也不行，引力波的穿透能量太強了，基本無法反射信号，而且目前人類科技也沒有制造可供測量的引力波信号的能力。

目前人類科技唯一能做的，也許就是通過大型強子對撞機尋找超對稱理論預言的超對稱粒子了，但超對稱粒子具體需要在多高的能量狀态下才能産生科學家一無所知，因此也就是說我們并不知道具體要建多大的強子對撞機才能驗證超對稱理論……而且也僅僅是驗證超對稱理論，離驗證真正的弦理論還遠着呢。

M理論是成功的，因為它通過增加空間維度非常自然地統一了所有已知基本力，但它又是失敗的，因為它無法做出任何在現有技術下可供驗證的理論預言，這對于一個科學理論是毀滅性的，因為它意味着該理論失去了可證僞性，一個失去可證僞性的理論還能算是科學理論嗎？

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