在不为人知的领域存在着第五维度。它广阔如太空，宁静如永恒。它是光与闇、科学与迷信的中间地带。
——罗德·瑟林，美国作家
我们早已习惯了我们所处的长、宽、高三维空间。我们很容易想出降维状态下事物的样子，不论是2D的平面还是1D的线条。然而更高的维度使我们犯了难，因为我们想象不出超越认知范畴的“空间”该是什么样的。在我们所处的宇宙中存在着第四维度——时间，而空间维度只有三维。
让我们放纵一下想象力：假如维度像四季一样更替，前半年我们处于三维空间，后半年处于四维空间，世界会是什么样子？
试想，你能够在多出的一重维度上运动，而不仅仅是上下南北东西向的运动。
试想，你是世界上唯一一个有这种能力的人。
达利在1979年的作品《寻找第四维度》
在身处三维世界的普罗大众眼中，你的许多所作所为都将是神一样的技能：
听起来太不靠谱了？那么退一步，想想你——一个3D生物，和2D宇宙互动，你就会明白了。从三维空间的角度出发，我们可以进入二维生物体内随意而无需动刀子。我们可以把它们里外翻个面，或者把它们的左半边和右半边互换位置。我们还可以把它们从其所处的宇宙中抽离，随意安置。
而在只能看到二维的生物眼中，我们这些闯入它们世界的三维生物将是何等诡异的存在：
首先我们两只脚的形状会出现；
随着我们在二维宇宙中运动，我们会变成两个圆；
两个圆慢慢变大直到它们重合；
之后更多的圆（手指）会出现；
更大的两个圆出现（手掌和胳膊）；
然后所有圆在我们的肩膀处融为一体；
接下来收缩、变大，最后在我们的脖子和头的部位消失
谢天谢地，我们的宇宙中没有4D生物存在，否则还真的很难将它们同无所不能的神区分开来。但是，如果现有的宇宙中除了我们这些高维度生物，宇宙自身还有更多的维度呢？我想指出的是，这并非空穴来风。有证据表明宇宙在过去可能有过比现在更多的维度。
耶鲁大学J.W.Gibbs实验室的Alan Chodos和Steven Detweiler发表在1980年Physical Review D上的文章《第五维度哪去了？》
在广义相对论的前提下，构建一个维度随时间变化的空间是可行的。你不仅可以在过去还可以在未来建立一重宏观维度。你甚至可以构建维度数目可变或随时间规律变化的时空。
正八胞体（上），3D正方体的4D模拟和非3D模拟的正二十四胞体（下）
听起来蛮酷的。但是那样的世界将是什么样的呢？四种基本力——重力、电磁和两种核力的种种特质只能在三维时空中发挥作用。如果我们将维度数减少或增加，就会引起诸如场力线分布之类的变化。如果电磁或核力受到影响，将会带来灾难性的后果。
3D矢量场程序
我们来看看原子。原子和原子核是构成世间万物的基本单位，它们都极其微小：原子是埃米（10的负10次方米）级的，原子核是费米（10的负15次方米）级的。如果另一维度足够大，使这些力“流入”另一维度，支配这些力的法则就会改变。
基本上，维度越多，这些力就会越弱。对原子核而言，这种变化也许还不是太糟：原子核的体积会稍微变大，有些原子核的稳定性会改变，原本稳定的变为有放射性的，原本放射性的变为稳定的。这还算说得过去。电磁的麻烦可就大了。
原子轨道
想象一下：如果突然之间电子和原子核之间的作用力减弱会怎样？在分子水平上，你之所以是个完整的人，还要拜电子和原子核之间的作用力所赐。若该作用力改变，万物的构造就都变了。酶会变性；蛋白质会变形；配体门控神经元会分离；连DNA也不再将它该编码的分子进行编码。
换言之，如果电磁力因为进入了一个达到埃米级的大四维空间而发生变化，人体机能会瞬间停滞，致人死亡。
不过希望还是有的。大量范例证明——其中绝大多数是受到弦理论的启发得来的——电磁力和核力仅限于三维空间。只有重力才能通过四维。对于我们，这意味着当第四维度逐渐变大变强，重力便会“流入”多出来的这一维度。这样一来，物体将受到比我们所习惯的更少的引力。这将引发一系列奇怪的现象：
根据小行星25143的3D模型绘制的图
小行星会碎裂，因为其自身引力将不足以让砂石吸附在一起；彗星临近太阳时将蒸发得更快并拖曳出更壮观的慧尾。如果第四维度变得足够大，地心引力会大幅下降，令地球膨胀，尤其是沿赤道一带。
效果图
极地附近的人们只会觉得重力减轻，赤道附近的人们却有被抛入外太空的危险。
从宏观角度看，牛顿著名的万有引力定律即平方反比定律一下子变成立方反比定律，引力会随着距离增加更快地衰减。如果这一维度大到像日地距离一样，那么，太阳系中的一切都将失去束缚。如果这种状态持续数日——即使重力在之后的50周恢复正常，只消一个世纪太阳系就会彻底土崩瓦解。
尽管跳高和跳远比赛的可看性会大大增加，我们长久以来弥足珍贵的稳定的宇宙却面临着灭顶之灾。地球也将失去大气层和赤道带，变得面目全非。
冻结的地球
值得欣慰的是，在四维空间，我们将不用再担心全球变暖的问题。地日距离的增加会让地球降温，且降温的速度远远大于大气层中二氧化碳增加的速度。依我看来，即使人类只能在四维空间里活上短短几年，在新维度里的全新体验也完全值得我们用余生来换取。
来源：Medium 作者：Ethan Siegel（宇宙学作家、天体物理学家、通讯员及NASA专栏作家）编译：未来论坛 商白
往期精彩回顾
【深度雄文】中国未来十年的政治经济分析！
【物理教育】送女儿到美国后，这位曾痛恨中国教育的父亲开始被折磨……
【物理科研】“操作失误”导致地球上唯一的金属氢消失了？
【趣味物理】一个实验让你看到声音的传播速度到底有多快！
【深度好文】教育没有什么大道理，最好的教育最朴实！
【脑洞大开】给你一张纸你能干啥？被网友脑洞惊呆...
【实用物理】软木塞掉进瓶子后该怎么办
【最新汇总】83所院校自招简章竞赛条件，报名时间，简章链接汇总【附浙大简章】
本期编辑|以太
环球物理，以物理学习为主题，以传播物理文化为己任。专业于物理，致力于物理！以激发学习者学习物理的兴趣为目标，分享物理的智慧，学会用物理思维去思考问题，为大家展现一个有趣，丰富多彩的，神奇的物理世界！
咨询电话：010-56143955 010-56143855
投稿请联系 [email protected]
地址：北京市海淀区苏州街名商大厦1101环球物理
参加物理集训营拨打咨询电话，短期高效提高物理！欢迎拨打咨询电话：13581994719
