捲縮維
空間不是三維的,可能還有很多維,這似乎非常不可思議,不過,認真想起來,高維空間的存在完全是合理的。為了看清這些多出來的“維度”,我們可以舉一個水管的例子。我們知道,水管的表面是二維的,但是當我們從遠處看它時,它卻像是一維的直線。這是為什麼呢?原來,水管的那兩維很不一樣,沿著管子伸展方向的一維很長,容易看到;而容易繞著管子的那一個圓圈維很短,“捲縮起來了”,不容易發現。你必須走近水管,才能看清繞著圓圈的那一維。這個例子表明了空間維度的一個微妙而又重要的特徵:空間維有兩種。它可能很大延伸得很遠,能直接顯露出來;它也可能很小,捲縮了,很難看出來。水管比較粗大,繞著管子的那一維很容易就看到。假如管子很細——像一根頭髮絲或毛細管那樣細,要看那捲縮的維可就不那么容易了。
在最微小的尺度上,科學家表明,我們宇宙的空間結構既有延展的維,也有捲縮的維,既捲縮維(Curled-updimension)。就是說,我們的宇宙有像水管在水平方向延伸的、大的、容易看到的維——我們尋常經歷的三維,也有像水管在橫向上的圓圈那樣的捲縮的維——這些多餘的維緊緊捲縮在一個微小的空間,即使用我們最精密的儀器也根本不能探測它們。
那些看不見的維可能會有多小呢?我們最先進的儀器能探測到百億億分之一米的結構,如果那些維度捲縮得比這個尺度還小,我們就看不見了。科學家的計算表明,捲縮的維可能小到普朗克長度(即10^-33厘米),是目前的實驗遠遠不可能達到的,因而不能直接觀測。