正文
十维空间入门级视频
超弦理论认为：宇宙真正的时空，其实是一个十维的空间，其中四维是爱因斯坦的时空流形（也就是我们的日常生活空间），另外一个和它“垂直”的还有一个很小很小的六维流形。在这个十维空间中，有一种最小单位的弦纵横其中。以类比的说法，十维空间是宇宙这座大琴的音箱，拨动这些弦造成不同的音高与音色，于是产生不同的基本粒子，进而发展出所有的物质与作用力。（最新的M理论，有别于超弦理论，认为宇宙是从十一维开始演进的。）
三、只有四种自然力
两千年来，科学家已经发现我们宇宙的所有现象，都可以简化成四个作用力：
1、
电磁力
（electromagneticforce)：包括电力、磁力和光本身，合称为电磁力。电荷（磁级）正负相同为排斥力，相反为吸引力。由光子传递，与电量成正比，距离成反比。长程力，在四种力中第2强。
2、
强核力
(strong nuclearforce)：是夸克之间的吸引力，由胶子传递（束缚质子和中子于原子核中的是其附加效果由π介子传递）。在有效距离内，距离越大，力越大。短程力，在四种力中最强，也是恒星燃烧能量的自然力，氢弹的爆炸正是运用强核力的原理。
3、
弱核力
(weak nuclear force)：弱核力左右了部分放射性物质的衰变形态，是造成β衰变一类的衰变的力。由希格斯粒子(W+、W-、Z0)传递，较弱，短程力，作用在夸克级的粒子。是四种力中第3强的。
4、
重力
(gravitational force，或称引力）：由引力子传递，与质量成正比，距离成反比。长程力，在四种力中最弱。
四、为何要统一自然力？
一旦人类将所有的作用力整合成一个超作用力，这时会有什么突破。关于这一点，物理学家Paul Davies写到：
“我们能够改变时空的结构，了解宇宙万物的来龙去脉，让物质变得井然有序。控制超作用力后，我们便能任意地组合与改变粒子，制造出前所未有的物质形态。我们甚至能左右空间的维度数，制造出具有不可思议属性的人工世界。我们将成为宇宙的主宰。”
回看一下人类掌握“力”的历史：
-
人类诞生的历史超过数千万年，在99.99%时间里，人类能够掌握的能量只是双手和肌肉的力量，大概只有八分之一马力；
-
十万年前，随着手持工具的发明，人类的能量输出倍增，达到一又四分之一马力；
-
牛顿发现万有引力和运动定律，让力学被简化成条理分明的方程组。现代机械原理催生出蒸汽机，人类掌握的能量达到数十到数百马力；
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麦克斯韦尔方程式，启迪了爱迪生等发明家，人类进入电力时代，能量级数获得飞跃，极大地改变了人们的生活；
-
爱因斯坦的相对论为人类打开了核能利用的时代，人类掌握的能量提升到足够摧毁自己所居住的行星的程度。
麦克斯韦尔方程组
詹姆斯•克拉克•麦克斯韦尔，英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。1856年，詹姆斯•克拉克•麦克斯韦尔被任命为阿伯丁的马里沙尔学院自然哲学讲座教授。
在阿伯丁，麦克斯韦尔认识了马沙尔学院院长的女儿凯瑟琳•玛丽•迪尤尔，凯瑟琳年长麦克斯韦尔七岁，美丽，身材比他略高，明朗坦率。1858年，麦克斯韦尔写信给珍妮姨妈，把订婚的事情通知她，还用诗句抒发了自己对凯瑟琳的感情。同年，两人成婚。
你和我将长相厮守
在生机盎然的春潮里
我的神灵已经穿越如此广阔的寰宇？
我这就将我的整个生命
导入这生机盎然的春潮
将真正使三个自我
穿越这世界的广袤
历史地看，每当人类控制一项自然力，都能大幅提升人类所能掌握的能量，让整个社会改头换面。（那么，未来的人类需要多大的能量？10e20亿电子伏特起步，超过了现在的一千亿倍。否则，我们将无法使空间弯曲，解决航行到遥远星际的难题；或者，在宇宙崩溃的瞬间，有足够的能量打开六维宇宙，逃离灭亡的劫难。）
下面，就让我们按照时间顺序，回顾一下人类整合四种自然力的历程：
第一个走进这段物理史诗的，是一位数学家：黎曼。
五、黎曼，支撑爱因斯坦的巨人
牛顿曾经说：“
如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩上
”。按照牛顿的这种说法，黎曼毫无疑问正是支撑起爱因斯坦的那个巨人。
1854年6月10日，一套新的几何学诞生了。黎曼在德国哥廷根大学发表了著名的演说，彻底撼动了两千年来从未被动摇过的欧几里德几何学。
黎曼是位数学奇才，高中时期只用区区六天时间完全吸收了《数论》（Theory of Number)，那是一部八百五十九页的艰涩巨著。
黎曼挑战希腊几何学，认为纵然欧几里德的数学运算极为精确，它的根基却只是常识与直觉的流沙，而不是扎实的逻辑推演结果。
比如，欧式几何说三角形三个内角之和等于一百八十度，但这个看似简单的问题，在数学史上却从来没有被严密证明过！而且，假如我们身处弯曲表面的世界，这个公式就不成立了。（行文至此，我们必须向欧几里德先生表达诚挚的敬意！每次想到他老人家两千多年前写就的《几何原本》至今仍然是全世界的中学课本，我就不寒而栗！那些至今未被严密证明过的公理，一个生活于公元前300年的希腊人是如何发现的呐？如果这个世界有“神迹”，欧先生当之无愧是其中之一！）
说回到黎曼，他的研究领域甚至延伸到电学，他认为电力与磁力实际上是同一种作用力的不同表象。据此他发展出作用力新解，作出了牛顿两百年以降的首次划时代重大突破，彻底推翻了牛顿的超距作用原则，他认为：作用力源自于几何学，作用力只是由于几何结构扭曲所造成的必然现象。（牛顿以降，科学界认为作用力是一种两个遥距物体的即时交互作用，一个物体可以即时影响间隔一段距离的其他物体的运动。
我们总结一下黎曼的伟大之处：
1、他以多维空间理论简化了所有自然作用力；认为电力与磁力和重力一样，只是高维空间弯曲产生的结果。
2、他提出了虫洞（warmholes）的概念，黎曼切口是多重连结空间的一个最简单范例。
3、他以“场”来描述重力，以“度量张量”（Riemann metric tensor）描述空间里每一个点的重力场。（所谓“度量张量”，其实就是一组数字，类似坐标。）
黎曼英年早逝，并未找出电力与磁力的场方程式，也没有计算出空间要褶皱到什么程度才足以描述不同的作用力，这几项重要发展留给了麦克斯韦尔和爱因斯坦。
六、狭义相对论，光速恒定⇒ E＝mc²
我们赞美阳光！它不仅孕育了的生命，同时也照亮了人类的思想。爱因斯坦，是那个御光飞行、穿越时空的人。
爱因斯坦小时候，常以简单问题自问自答：“
如果你追上一束光线，它看起来是什么样子？你会不会看到一束静止的光波，冻结在时间中？
”这个问题，让他在后五十年里，带领人类走进了时空神秘之旅。
十六岁时，爱因斯坦发现世界上似乎并没有能够追上光速的东西。二十六岁时，他用严密的数学证明了这一发现。在瑞士专利局担任低阶职员的他，用麦克斯韦尔的场方程式推导出狭义相对论（special relativity）。
用一句话概括狭义相对论，那就是：光速在任何恒动架构里恒为常数。这个定理表面上看并不显眼，但确是人类心灵的最伟大成就之一！
爱因斯坦指出，无论我们怎样加速，无论我们自身的速度如何，人们所能测量的光速是一样的。
对于这一结论，爱因斯坦给出了超脱凡俗的解释，他认为：导致这个结果的原因是：时间变慢了！（这是石破天惊的一句）也就是说，
我们移动的越快，我们的时钟就走得越慢，我们的量尺也越短
，所以，我们测量的光速是不变的。
