在20世紀80年代，物理學家迫切希望把宇宙中的四種基本作用力統一起來。第一次嘗試是發展成所謂的「超引力」，但由於大量的矛盾和未經證實的預測，最終不得不將其拋棄。此後，另一個新興的理論是弦理論。

這個理論誕生於20世紀70年代，不過直到20世紀80年代才被人們關注，重新流行起來，物理學家開始認真研究這個理論。弦理論仍然是目前比較有希望的大統一理論之一，但是根據這個理論，宇宙可能存在於11維度的時空之中（超弦理論認為是26維）。因此，特別奇怪的是，我們只接觸了其中四個維度，即三個空間維度，以及一個時間維度。

這個問題讓哲學家和物理學家困惑不已，但最近發表在《歐洲物理快報》（Europhysics Letters）上的一篇論文似乎揭示了為什麼我們的宇宙只存在於四維時空中。

亥姆霍茲自由能密度

從足夠遠的距離看物體時，維度就不存在。只有當我們近距離觀察一個物體時才會出現一個維度。從一個相當長的距離來看一張紙，它似乎是一個點，看起來是一維的。當我們離的越來越近時，四條邊會逐漸顯現。現在，當我們極其接近的時候，會發現第三個維度：深度。

基本上，隨著我們越來越深入地挖掘，會出現新的或更高的維度。就像洋蔥一樣，這些維度盤繞成很多層。因此有一個顯而易見的假設是，在宇宙大爆炸之後的瞬間，所有的維度都擠在一起，但是出於某種原因，宇宙最終只把前四個維度展開並變平坦。物理學家懷疑，其他維度是捲曲的，它們蜷縮在最小尺度空間——普朗克空間之中。那麼，為什麼宇宙只展開四個維度呢？

論文指出，其他維度由於熱力學第二定律而禁止展開。熱力學第二定律是宇宙的基本定律，它表示宇宙中的熵會逐漸增加。新生的宇宙充滿了輻射和亥姆霍茲自由能密度，這是一種對空間施加壓力的熱力學量。

宇宙大爆炸後的幾秒鐘，隨著宇宙瞬間冷卻，亥姆霍茲密度達到了最大值，宇宙立刻「凍結」了。在這一階段，之前存在於所有維度中的宇宙，這時被限制於其中的四種。我們的宇宙向更多維度展開的唯一方式是它存在於臨界溫度之上，但宇宙在臨界溫度之上只持續不過一秒的時間。

物理學家的這個發現類似於水經歷的相變。只有當冰塊被加熱到某個臨界溫度時，它才能轉變成液態水。雖然這一理論最近得到了關注，但還有一種理論可以用於回答這種棘手的問題——人擇原理。

人擇原理

根據人擇原理，如果宇宙有所不同，那麼就不會有智慧物種來談論它。

熱力學第二定律主要解釋了為什麼時間只朝一個方向上移動，我們稱之為「向前」。 該定律預測，我們宇宙中時間的移動方向與它無序度增加（熵增）的方向是相同的。然而，這種推理是不完整的。只有當我們把這種定律與人擇原理結合起來時，才會有一個令人信服的論點。

如果宇宙的條件有任何不同，那麼能夠問「為什麼時間只在一個方向流動？」的智慧生命不可能出現。我們看到的宇宙現在的樣子，是因為如果它有什麼不同，我們就不會在這裡去觀察它。這被稱為人擇原理。

我們只在四維空間中體驗宇宙，因為四個維度對智慧生命的開始和維持是有利的。如果宇宙是二維的，生物體就無法相互環繞移動。它們只能越過另一個生物體或者在其下方滑動。我們身體中的食物消化和分解或血液循環的複雜方式在二維身體中是不可能實現的。我們根本就不會存在。

事實上，不僅是生物，就連宇宙中最簡單的秩序也會消亡，因為地球將無法圍繞太陽旋轉。在四維時空中，當兩個天體之間的距離增加了一倍時，引力強度減弱4倍，但在五維時空中減弱5倍，在六維時空中減弱6倍。在一個更高維度的宇宙中，地球可能無法在一個穩定軌道上圍繞太陽運行。

也許與四維時空相比，在更高維度中形成太陽的引力壓縮和氣態膨脹會變得不同。如果我們引力定律發生變化，太陽本身可能就不會形成，而是坍縮成黑洞。物理學家發現，在更高維度中的原子可能也不會聚集形成複雜的分子以構成複雜的生命。

關於人擇原理，霍金在《時間簡史》中有過引述。人擇原理看似詭辯，但有可能是真的，除非我們找到了相反的證據。

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