当然是为了“万物至理”的大一统梦想了。

物理学发展到现在，出现了人类历史上最大难题：统一量子力学与相对论。

谁能做到，无疑就能获得诺贝尔物理学奖，而且会成为含金量最高的一届诺贝尔奖。

要回答清楚这个问题，必须要大致了解物理学的发展史。

源于欧几里得的三维认知

作为古希腊几何的支柱，欧几里得几何（简称“欧式几何”）源于欧几里得所著的《几何原本》，可谓几何学开山巨著。

对后世的影响一点不比《圣经》小。

这也是我们从小就开始学习的几何，根据平面与空间的划分，又分为“平面几何”与“立体几何”，这就是我们对空间三维认知的源头。

在“欧式几何”的长期影响下，我们都建立起了空间是“平的”认知。

随着几何学的发展，“欧式几何”缺少曲面描述的弊端，显示了出来。

黎曼几何，高维理论的数学基础。

1854年，在哥廷根大学的就职演讲上，黎曼关于“几何基础”的论述，撼动了欧式几何2000多年的统治地位。

随着以这场演讲内容《论作为几何基础的假设》的发表，改变了整个数学界对空间的认知，开创了“黎曼几何”。

而且黎曼是第一个将“力”解释为空间扭曲结果的人，比爱因斯坦早了60年。

同时，黎曼建立的度规张量，能够轻松地描述任何维度的空间变化，成为了以后高维理论最坚实的数学基础。

只是19世纪的物理学界，显然还跟不上黎曼的思想，没人对黎曼几何做出有指导意义的物理诠释。

直到60年后，爱因斯坦的偶然发现，才发挥了它最大的价值，将其作为了广义相对论的数学基础。

并且，在提出“力”是空间扭曲的结果时，黎曼无疑之中发现了，自然定律在高维空间中会更简单的秘密。

这也是高维理论之后盛行的秘密所在。

爱因斯坦的四维时空论

第一个将高维思想用在物理学上的人，就是爱因斯坦。

只是爱因斯坦是把“时间”作为了第四维度，然后运用黎曼的度规张量，统一了时间-空间，质量-能量，并建立起了它们两者之间的关系。

相对论之所以能成功，其本质就是爱因斯坦运用了多出来的第四维：时间，帮他统一了原来在三维空间内看似无法统一的东西，比如时间与空间、质量与能量。

只不过爱因斯坦当时可能并没有意识到这一点，他只是靠敏锐的物理直觉与超强的逻辑推导能力，完成了这一壮举。

卡鲁扎-克莱因理论的五维思想

在爱因斯坦完成广义相对论后，着手“统一场论”试图合并电磁力与引力，而一筹莫展时，一个不知名的数学家卡鲁扎，大胆地提出了一个五维理论，轻松统一了爱因斯坦相对论与麦克斯韦电磁学。

爱因斯坦被卡鲁扎大胆的天真想法所震惊，虽然犹豫，还是向全世界公布了卡鲁扎的思想。

随后，经过克莱因的完善，卡鲁扎-克莱因理论最终成型，成为了一个高维空间理论。

卡鲁扎-克莱因理论之所以能轻松统一引力与光（电磁力），也是因为多出来了第五维空间。

高维空间再次起到了统一、简化自然定律的作用。

只是，20世纪随着量子力学的突然崛起，物理学家放弃了无法检验的卡鲁扎-克莱因理论。

弦理论的26维假设

随着，量子力学在20世纪高速发展了60年之后，“标准模型”成功的背后，是量子力学发展的后劲不足。

标准模型”虽能解释发现的一切粒子的性质，但对不能解释的引力、暗物质等，却毫无办法。

于是，人们开始重拾卡鲁扎的高维理论，试图通过高维空间，来统一发现的众多粒子大军以及其他已知的所有物理现象。

弦理论横空出世，在26维中成功统一了所有的已知物理现象，把相对论、电磁学、杨-米尔斯场、夸克-轻子都统一了。

用的方法还是黎曼的度规张量。

超弦理论的10维假设

超弦理论是弦理论的简化，通过引入粒子的“超对称”，把维度降到了10维。

所谓的“超对称”是粒子在高维空间中，才能表现出来的对称性。

而超弦理论的出现，掀起了一股弦论研究风潮，众多的学者投入其中。

1984年，物理学界爆发了第一次超弦革命，开发出来了5个超弦版本，加上1个超引力理论。

至此高维空间，成为统一自然定律最得心应手的一种方法。

但由于技术手段的原因，超弦理论无法检验，也受到了不少学者的抗拒，不过超弦理论通过几何的方式统一了所有的自然定律，表现出了物理学最大的“美”，也让另一些学者难以抗拒。

到此，所有高维理论描述的高维空间，都是卷缩在普朗克长度以下的，也就是说非常非常小。

M理论的11维大统一

1990年，在第二次超弦革命中，作为弦论领军式人物的爱德华·威滕，在10维超弦的基础上，再加上1个空间维度，统一了之前5个不同版本的超弦论，而这1个维度不同于其他高维，并不是卷缩的，而是一个很大的维度。

自此M理论成了弦论的终极版本，而且宇宙被描述成了具有11个维度。

而在M理论中，多出来的最后的一个维度，将物质基础的“弦”拉成了“膜”，而M理论中最关键的就是狄利克雷膜概念，俗称D膜。

所以M理论，通俗的来说可以叫做膜论。

结论：

通过物理学的发展史，就可以看出：之所以会有高维理论，之所以宇宙会有11个维度，全因为高维空间可以让自然定律更简单，而要达到物理学追求的大统一，这是必不可少的。