人生哲理99条（61）：空间的边界可以感知

宇宙是否有边界，这个无法避免的奇点，给宇宙学家带来了令人不安的严重问题。特别是，奇点与宇宙在大尺度上所展示的高度均匀性及各向同性似乎有矛盾。由于宇宙在大尺度上到处都相同，因此在相距遥远的区域之间，必以某种方式传递信息，以协调彼此的性质。然而，这与旧的宇宙学规范相抵触，因为我们旧有的知识认为我们处于三维空间，或四维空间。

四维空间是一个时空的概念。简单来说，任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。不过，日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。根据爱因斯坦的概念，我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。四维空间就是指包括时间A和由长X宽Y高Z组成的包括三维空间在内的空间。假如我们走在一条狭长的隧道里，我们能走出隧道的方向只有两个――前与后；而当我们在走空旷的田野里走时，我们就会有四个方向――前、后、左、右；而当我们的宇航员在太空中表演太空漫步的时候，他的方向将有六个，前、后、左、右、上、下。那么在什么地方我们能找到第七个方向和第八个方向，即第四对方向呢。当然，那只有在四维空间里才能找到。

一个有限无界的一维空间是什么？一个圆周。请注意这个圆不能理解为二维图像，也就是说你是一只蚂蚁，只能在圆周这条线（一维空间）上活动。一个有限无界的二维空间是什么样子？一个球面，你同样是一只蚂蚁，只能在球面上爬行。从一维空间和二位空间的有限无界可以推测，一个有限无界的N维空间所构成的空间，包括其内部一起又构成了一个N+1维空间，比如一维的有限无界空间是个圆周，包括其内部构成个圆面，二维的构成个球体……那么，我们生活的空间是三维空间（暂且这么认为），那么一个有限无界的三维空间是什么？不好想象，因为我们的思维是建立在三维空间里的，我们所处的任何一个界面，都是三维空间的边界，也可以简单理解为宇宙的边界，当然，你需要在三维空间之外来感知。

在过去的一百多年里，物理学家已经发现了一连串越来越小和越来越基本的物质组成单元。这些研究成果最终被总结成为标准模型：轻子（象电子和中微子）、夸克以及将这些粒子捆绑在一起的电磁力、弱相互作用力。但是，标准模型并不是故事的结局，因为它实在是太复杂了，它本身并不能解释一个比元素周期表还要复杂的基本粒子表以及它们之间的相互作用力。量子力学和广义相对论是二十世纪两个非常成功的理论，但令人惊讶的是这两个理论在现有的框架下是相冲突的。量子力学认为没有任何东西是静止不动的，任何东西都有起伏涨落（测不准原理），虽然如何用弦理论来说明宇宙大爆炸的初始奇点仍然是一个没有解决的大问题，但上述冲突的关键点，是人类自己无法摆脱自己旧有的思维方式，也就是感知能力的限制。

我们肉眼看到的三个空间维数正在膨胀，由此可以推测它们曾经是很小和高度弯曲的，也许存在于我们观测到的三个空间维数垂直的其它空间维数，这些额外空间维数曾经是但现在仍然是很小和高度弯曲的。如果这些维数的尺度是够小，以我们现有的观测手段仍不是以直接推测到，但是这些维数仍将以许多间接的效应表现出来。在弦理论中，由于弦的延展性（一维而不是一个点），引力和光滑的时空观念在比弦尺度还小的距离下失去了意义，时空量子泡沬由“弦几何”代替了。在低维中观测到的不同粒子也可能是同一种粒子，在额外维数空间中，它们都是同一粒子不同方向的运动的表现。因此，对于我们这个宇宙更完全的认识应该是：我们的宇宙空间是一个11维空间。在这个扭曲时空里面，我们人类自己作为三维的物体与思维，是无法感知的，但如果一旦你开始感知这样一个11维空间，你的感知能力就已经超越了自己。