有证据证明宏观宇宙至少四维，时间是其中一维

我们的祖先并不认为他们脚下的大地其实是个球对吧，当时的理解叫做天圆地方。当然了，对于祖先们来说呢，即便是他们站在高高的山上，俯视大海，他们的视野啊撑死了也就是数十上百公里左右。就算把当今人类所有已知的科技全堆起来，也没办法让你加速到光速的千分之一。科学家们还做过一个不太严谨的统计，如果从公元前五万年开始计算，截止到二零二一年，在这个世界上曾经生活过的人类的总数量大概是一千零八十亿。在这一千零八十亿人里面，只有十二个人到达过距离地球一光秒以外的地方。这个地方就叫月球，它距离地球三十八万公里，光要走一点二八秒，我们的极限速度达不到光的千分之一，我们又连一光秒都没走出去。所以我们不理解四维时空的根本原因并不是因为想象力，而是源于我们没有实际的经历无法获得这样经历带给我们的直观感受。你要是比想象力，你看看咱老祖宗是怎么定义宇宙的。四方上下为宇，古往今来为宙，对吧？宇宙从一开始的定义就是四维的，所以你可千万别把自己定义成三维生物。当然了，咱们这里所说的四维时空并不是数学上的四维空间，又或者是几何学中的那个四维超立方体，对吧？是物理中的四维时空。那既然是物理学的思维时空，你不能只有方程式，你的真实意义是什么呢？你凭啥说你的这第四个轴就一定是时间轴呢？

狭义相对论出来之前，我们的物理学地基是牛顿打下来的，那我们今天呀管它叫经典力学。所谓的经典力学中的力，它到底是个什么力？那如果你上过高一，你肯定学过。我们现在已知自然界中有四种基本相互作用，就是说这个世界我们只发现了四个力，他们是万有引力、电磁力、强核力和弱核力。我们都知道强核力和弱核力它们的作用距离非常短。一纳米是十的负九次方，那这俩力的作用距离都远远小于一纳米。所以啊在我们讨论宏观世界的时候，这四个力就只剩下两个，引力和我们今天的主角电磁力。我们日常中所观察到的相互作用，无论是推、拉、牵引力、拉车、打弓箭、弯弓射箭这些其本质都是颠覆。其实还不仅如此，你琢磨琢磨分子为啥存在啊？分子键的本质，静电作用，这也是电子力。所以你看身边的桌子，电脑，你跟我，我们为什么存在电磁力？没了电磁力啊，正负电荷不吸引了，那我们就变成了一堆无序运动的原子核了。那如果我们排除掉引力不提的话，我们曾经学过的所有经典力学问题，本质上都是电子。那电磁力的物理基础是谁啊？就是麦克斯韦方程组。不过我们这次学乖了，咱不倒腾公式。但你一定要明白啊，这组公式往大了说，它统治了整个电磁学，包括你跟我我身后的桌子，你正在拿着的手机或者电脑，还有世间万物。那四维时空之所以会出现，其根本原因就在于麦克斯韦方程。

咱们再拿地圆说来打个比方，公元前四世纪，亚里士多德把地球是圆的这件事儿给证明了。那他怎么证明的呢？他是通过细致的观察获得了很多证据，其中啊人们最无法辩驳的就是说啊地球投射在月亮上的影子是圆的。你看，月亮帮我们撕开了一个口子，重新认识了脚下的大地。那这件事呢按说我们也挺走运的，假如说我们生存在地球上刚好就没有月亮呢？同样电磁转换这件事儿。对我们人类来说也挺走运的。在麦克斯韦方程组出现之前，那个时候也有电、核、磁，那这是两个不同的学科。静电力、磁力跟引力一样，都被认为是超距作用。因为他们在公式里就从来没有出现过速度和时间的概念。万有引力的公式你见过吧？这个力它只跟质量和距离有关系。那这个超级作用又是啥意思呢？意思就是说如果在某个点突然出现了一个大质量天敌，那它的引力场就能瞬间遍布整个宇宙。同样的，如果我想发一个信息，那只要我弄出一个不断变化的电场代表一。零一零一。这条信息就会跨越时间和空间，瞬间被你接收到，这个就叫做超巨作。但是在这里面其实存在了一个问题，当时谁都没有意识到就是在这个物理学中的无穷大，在数学中它的值就是三十万公里每秒。并还是无穷大。后来啊麦克斯韦方程组出现了，他把我们以前认为是两种不同的物理现象，电和磁统一成了同一种物理现象的两种不同表现，这哥儿俩的相互转换的速度原则上应该是无穷大。但是在麦克斯韦方程组居然说电磁转换有一个速度三十万公里每秒，而且还没参考戏，你看这不疯了吗？你要是当时的科学家，你怎么想？我就不信这个邪了对吧？所以科学家们拼命地找以太，结果没找着。而且啊一直被奉为经典力学地基的伽利略变换，就是那个大家平时用来做受力分析啊、速度分解的那个平行四边形法则不好使，那到底是麦克斯韦方程组错了还是伽利略变换错了呢，我们也希望是麦克斯韦索。但是麦克斯韦方程组真的很牛，它具体有多牛呢？我只能说啊，你要是有机会做基础研究过程中又遇到跟麦克斯韦方程组冲突了，又或者是跟热力学第二定律冲突，那你可千万要小心，因为大概率都是你错，你要是真能证明是他们错了，那隔年的诺贝尔物理学奖一定就是你的。总之不管你愿不愿意接受伽利略变换错，这可是物理学界的一个大事儿。咱们刚才说了，麦克斯韦方程组是整个电磁学的基础，而整个经典力学的本质就是电磁力，这就相当于伽利略变换对于整个经典力学都不错。所以最后是谁挽救我们了呢？洛伦兹变换。这个变换它有这么重要？咱们用大白话举个例子。比如说你正在一个接近光速的飞船上狂奔，那我站在地球上保持静止，你可以认为飞船和地球是两个惯性相关。那如果我们用洛伦兹变换去求解，那你的受力分析啊、加速度啊，无论是在你看来还是在我看来都是一致的，这就叫物理法则，在所有的惯性参考系中保持一致。但是如果我们不用洛伦兹变换，仍然用伽利略变换，你的加速度和受力分析在你自己看来是一套理论，但是在我看来呢就是另一套理论物理学无法在不同的惯性参考系中保持一致。那我们现在回答一开始提出的问题，是谁规定了这个宇宙的极限速度是光速洛伦兹变换？那又是谁规定了第四个轴就一定是时间轴还是洛伦兹变换？正是因为有了洛伦兹变换，才有了狭义相对论和四维时空。这个变化揭示了一个。埋藏在电磁学里面的底层机密，就是这个所谓的宏观宇宙，无论你我、世间万物，我们在这个电磁力的架构下能达到的所谓的物理速度无限大，在数学上它不写作无限大，它是一个值三十万公里每秒。那为了把这俩无穷大统一起来，历史上还专门出现过一个名字叫做快度。意思很简单啊，就是形容你有多快的物理量。当你的速度等于零的时候呢，你的快度也等于零，但是当你的速度达到c了，你的快度就等于无穷大了。于是啊这个光速c呢也被很多人称为重线索。那这个宇宙限速是永远不变的吗？不一定。在刘慈欣的三体里就有这么一个设定，说宇宙处于田园时代的时候啊，光速就是无限大。你别看这只是科幻小说，还真有些科学家。认为在大爆炸初期，这个时候的光速是有可能超过现在的光速。还有的科学家认为，如果存在平行宇宙的话，那另一个宇宙的线索就可以不等于c。比如说有一部科幻美剧叫做太空无垠，exploition，在最后一季里面就有一幕描述了平行宇宙的不同速度上限，最牛的是它居然可调，这科技也太玄幻了对吧。不过这些离我们都还远，就现在我们所处的这个宇宙切片里，这个限速就是三十万公里每秒。也是因为有了这个宇宙限速，才有了e等于mc方，于是我们才了解了太阳的工作方式，我们才了解了核聚变。又因为有了时间膨胀，我们的卫星定位才能如此精确等等。所以说我们这里讨论的这个四维时，并不是什么想象出来的事物，它是真实存在的、可被观测的，在不断被验证的。而你跟我，我们每个人都是这个四维时空里的一员。

问题来了，既然说咱们这个宇宙存在第四个维度，那它是否存在第五个、第六个，又或者是更多的维度呢？探索高维宇宙是否存在，一直是科学家们很关注的话题之一。那从哪儿开始探索呢？我们从最基础的开始，还是那四个基本力，电磁力发现了四维时空，所以咱们的突破口还剩三个力。强核力和弱核力。强核力和弱核力是属于量子力学的范畴，在量子力学里面有很多描述高维的理论。说二十六维啊、十一维啊、十维啊都有，不过这些维度都非常非常的小，它们是有限的、卷曲的，又或者叫简化。

那如果我们回到宏观世界来看这些理论呢，其实他们仍然还是三维空间加一维世界的四维时空。那关于量子力学，咱们今天就不过多展开了。重点咱们看看最后的这个力就是引力。很多小伙伴看过星际穿越这部科幻大剧的最后一幕呢，描述了主角cooper在高维空间里通过引力波把信息传达给墨菲这么一个桥段，唯有爱与引力可以跨越维度。其实用引力去找高维空间还真就有一定的道理，因为他确实很诡异。比如说，如果我们在同一个尺度上，对四个基本力的强弱效果进行对比。假设电磁力的强度为一，强核力大约是电磁力的一百倍，弱核力差不多是电磁力的万分之一，这差距挺大对吧？但引力一登场，这都不算啥，引力是电磁力的一万亿亿亿亿分之一，这明显不是一个等级的。那它为什么那么小呢？有的科学家就猜，因为这是引力啊，存在于高维空间，而它投射在我们这个三维空间中的只是一个分量。这纯粹就是一个猜想。不过假如这个猜想被证实了，这不仅仅说明我们的宇宙是高纬度，根据科学家们的推论呢，它还能通过这个伸展出来的维度来解释暗物质和暗能量的存在。这就不是小事了，那我们怎么测呢？有方法，你比如说我们往水池里扔一块石头，你看这个水波它是一个近似在二维平面的能量传播，我们假设它的传递总能量为e。那传播过程中没有衰减，那随着传输的半径而越来越大，这个e啊就会随着这个圆的周长而被均匀分开。所以如果我们观测一个二维的能量传播，我们得到的观测结果是正比于r分之一的。那三维的传播一个意思，比如说我们这里有个灯泡，那它每时每刻都在发光。这个能量的传输会沿着球面进行传播，所以随着传播半径r的增大呢，我们观测到的光强就会随着球面积四兀r方进行衰减。所以这个时候观测结果i就正比于r方分之一了，这就叫平方反比定律。那比如说万有引力公式、静电力公式都符合平方反比定律，你看出规律了吗？如果存在更高维的空间，比如说n维的空间，那能量的传输衰减就一定符合i正比于r的n减一次方分之一。你可能要问了，你刚刚自己都说了，引力公式是符合平方反比定律的，那这还有啥可研究的呀？你看，万有引力公式还真就有可疑之处。如果仅仅站在太阳系的尺度上，万有引力公式确实就没啥问题。不过对于一些极端的情况呢，比如说质量非常大、半径非常小的天体，类似于黑洞、中子星，万有引力公式就不好使了，这个时候我们得用广义相对论来求解。不过即便有广义相对论，我们仍然有很多东西解释不了。比如说科学家通过观测发现，银河系外围的星体的绕系公转速度要比我们预测的结果大得多，这完全不符合我们现在的引力模型。那造成这种现象的原因，要么就是在银河系的外围存在着大量我们无法观测到的暗物质，要么就是在大尺度的空间里面我们的引力公式有问题。所以啊要想用引力撕开高维空间的口子，我们必须在大尺度上测量引力。不仅要走出太阳系，我们还要走出银河系。比如说看看银河系外的引力如果传到地球这里，是否仍然符合平方分米，这在以前是绝对不可能的，不过现在可以了，因为我们观测到引力波了。在爱因斯坦预测了引力波的存在的一百年之后，也就是二零一五年的九月十四号，激光干涉引力波天文台lego发现了距离我们十三亿光年以外有两个黑洞的合并引起的引力波，这也是人类首次发现引力波的存在。但很可惜，对于俩黑洞的合并，我们没办法用常规的观测手段得到有效的电磁信号。比如说引力波的传播速度、产生时的强度大小以及传播距离，我们都没办法验证。直到二零一七年的八月十七号，那这次探测到的是两颗中子星的合并，那这可不得了，因为中子星的合并是有电磁现象，说白了它是会发光的，这也是。人类天文史上头一次可以利用引力与电磁波两个完全无关的观测视角，各自去分析观测结果，然后进行交叉验证的重要事件。这也标志着人类天文学进入了一个崭新的时代，叫做多信使天文学。

测结果。第一，两个合并的中子星，在银河系以外，位于长蛇座的椭圆星系n gc四九九三，距离地球一亿三千万光年。二、当我们观测到引力波之后，我们在天空中相同的位置检测到了短暂的伽马风暴，伽马风暴到达地球的时间比引力波仅仅晚了一点七秒。这可是一亿三千万光年的距离，这说明了在大尺度上，引力波的传播速度仍然与光速相等。那最后通过引力波的频率、两颗中子星的质量还有传播的距离，科学家们终于可以测量出引力波的。强度变化。我们找到高维空间了吗？很遗憾，并没有数据结果非常精确的指出，即便经过了一亿三千万年的传输，引力波仍然近乎精确的沿着四维时空进行传输。那这个宇宙它到底是否存在更高的维度呢？那这个仍然是个谜。但就在我们现在可观测到的一切证据都表，但仍然是四维。那想要发现新的维度就需要靠各位好好学习，以后啊带领人类探索未知。