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我们知道宇宙有四个维度，但为什么只有四个维度？为什么不是五个？

弦理论学家认为，宇宙有很多维度：10、11 或 26，但除了 4 个维度外，所有维度都卷曲得如此之小，以至于我们无法探测到它们。

但这不是我要说的。我说的是真正的第五维度，与其他四个维度一样大且展开。

在认识到宇宙有四个维度后不久，就出现了宇宙可能有第五个维度的想法。1919年，就在爱因斯坦发表广义相对论四年后，一位名叫卡鲁扎的科学家提出了这个想法，并将论文寄给了爱因斯坦本人，爱因斯坦本人非常高兴。他高兴的原因稍后会变得清楚，但关键是卡鲁扎必须解释为什么第五维度可以在保持隐形的情况下存在。

毕竟，如果你和我同意在宇宙的某个地方见面，我只需要给你三个数字（如纬度、经度和高度）和时间。我不需要指定第五维度的见面地点。我不需要说，是的，周二下午 3:00 在四楼的 Fifth 和 Elm 大厅与我会面，顺便说一句，请确保您在第九层地下世界。

卡鲁扎对为什么我们看不到第五维的解释是一个他称之为圆柱度的假设。这个想法很简单：我们看不到第五维度，因为其中的一切都是完全相同的。就像长方形的面包一样。如果你只想要一片，那么在哪里切并不重要。它永远都是一样的。

大家都认为这个想法不明智，所以后来一位名叫克莱因的科学家出现了，他说，不，维度不一样，它只是卷曲得很小。弦理论家后来发展了一种称为卡鲁扎-克莱因理论的理论，并描述了他们的万物理论。

但如果卡卢扎是对的呢？如果宇宙真的有第五维，一切都一样怎么办？但如果不完全相同怎么办？

基本思想是宇宙有第五维，但我们通常无法检测到它，不是因为一切都完全相同，而是因为当我们进行测量时，我们感知到的是平均值或随机值。

如果是这样，那就意味着量子力学并不是随机的，而是在很大程度上不可见的维度中经典运动的结果。

考虑一个类比：想象一个密封的气体盒。装有气体的盒子处于平衡状态，因此其状态不会随时间变化。当我们将气压计或温度计放入盒子中时，它总是显示相同的值，例如 1 个大气压和 20 摄氏度。然而，盒子里的所有单个气体分子都在不断移动。所以这种状态会随着时间的推移而改变，但我们无法感知它，因为我们太大而无法测量平均值，而平均值永远不会改变。

在量子力学中也是如此。我们的宇宙不仅在时间上变化，也在第五维度上变化。

与时间不同，熵总是在增加，在第五维度中，熵（无序或信息的度量）本质上是恒定的。这种恒定的熵使得这个维度中的运动变得不可见。我可以这样说明：

假设我们想要创建一个可以测量第五维度变化的时钟。这个时钟永远不会改变时间。它们被设计为仅在另一个维度发生变化，我将其称为量子维度。

所有时钟都通过某种做功过程来运行，即将势能转化为动能，例如落下的岩石或水、旋转的行星、松开的弹簧或衰变的放射性原子。看来我们可以通过类似的变换来定义量子测量的变化。

在我的论文中，我介绍了类似于这个维度中的动能的东西（基于卡洛韦的工作），它是所有量子物理学发挥作用的必要组成部分。因此，我们可以根据一些量子场来设置时钟，我们将准备好并准备好根据这种动能形式的变化来测量该量子场。

现在时钟依赖于另一个原理，即熵的增加。这是一个更微妙的问题，但要记录时间的流逝，我们必须至少了解两点时间：过去和现在。为此，时钟必须执行有用的工作，这需要一些能量流和熵的增加。（这称为自由能流。）这提供了区分过去和现在的时钟的方向性。如果没有这一点，时间上的所有时刻对于彼此来说本质上都是相同的过去和未来。

这里的时钟并不能真正用于量子测量。在任何给定时刻，您采取 1 个刻度的可能性与添加 1 个刻度的可能性一样，因此您留下的刻度数将是随机的，平均为零。

思考第五维度的另一种方式是将其视为时间，因为我们在其中移动（与我们可以通过加速自由移动的空间不同），但它没有像时间那样的箭头。时间之箭让我们能够感知它。没有箭头。没有过去。没有未来。只有现在了。

避免这种情况的一种方法是将我们的量子和时间流放在一起考虑，并创建一个随时间变化的混合时钟。那么我们可以区分量子测量和时间的变化吗？或许。

我们现在了解这个维度的唯一方法是通过量子测量，它感知这个维度中不断发生的个体波动。这些不是平均值，而是对机会的测量。

这类似于观察布朗运动，即气体和液体中微小物体的振动。布朗运动通常对我们来说是不可见的，除非我们在显微镜下观察非常小的物体。然后，它通过花粉的振动变得可见，例如，不断受到周围液体分子的轰击。

因此，通过观察量子效应的行为，例如光或电子的单个粒子，我们可以意识到这个维度，但我们无法直接感知我们在其中的流动。

您可以通过布朗运动创建类似时钟的东西。只需将一片花粉放在该位置并记下放置位置即可。然后，随着时间的推移，它将遵循所谓的随机游走。平均而言，他将行驶的距离与所用时间的平方根成正比。当液体处于平衡状态时，你却没有达到平衡，你可以观察并记录它。我们可以在量子力学中做同样的事情吗？或许。

通过第五维度的镜头来看，量子物理学不再显得神秘或奇怪。量子物理学的所有奇怪效应，例如它能够成为多种事物，然后在观察时突然变成一种事物（量子测量解释）及其非局域性质，都可以解释为通过第五维度的经典运动。

因此，卡鲁扎从一开始就可能是对的，但他错误地没有将他的发现与量子物理学联系起来。相反，他的理论是该理论的量子版本的经典极限。

还有更多理由喜欢卡鲁扎的想法，因为如果你将第五维与爱因斯坦关于空间和时间的广义相对论结合起来，你会得到一个理论，其中五维广义相对论等于四维广义相对论和电磁学。这意味着电磁力就是第五维度的引力。您还将获得一个标量字段（每个点都是单个数字的字段），您可以选择如何处理。卡鲁扎只是假设它是永久性的。

如果你像卡鲁扎那样严格地假设圆柱度，你就会得到这两个力，但如果你稍微放松这个假设，你也可以证明物质本身只是第五维时空曲率的变化。这意味着不存在真正的物质，只有时空的几何形状。

保罗·韦森（Paul Wesson）直到去世为止都是这个想法的主要支持者。（他还建议另一个维度/标量场负责质量。）基本思想是，如果我们假设第五维度，我们就不需要物质。我们只需要真空中的爱因斯坦理论。（这个理论没有解释许多量子现象，例如规范力，所以它是不完整的。）

韦森的方法是严格的经典方法，而我的方法是完全的量子理论（尽管不是万有理论）。因此，他将第五维度解释为不仅负责电磁学和物质，而且还负责量子物理学和我们在该理论中看到的所有奇怪现象。

第五维度是否真实，取决于我们观察它时能否偏离标准理论。例如，一个差异可能在于观察过程的行为有所不同，具体取决于它们是在某个维度中流动还是随机行为。这个想法称为遍历性。

遍历性是一个奇特的术语，表示物理过程随时间的平均和其构型空间的平均，构型空间是所有可能排列的空间，例如，一盒气体中的一组分子。一盒分子被认为是遍历的，因为在无限长的时间内将达到每种可能的构型。

如果一个系统的配置即使在无限长的时间内也无法实现，我们就说它不是遍历的。如果量子理论是第五维中的流动，那么任何非遍历量子系统都将不同于标准量子理论，因为标准量子理论基于配置空间的平均。

另一种可能性是，即使所有物质和力都是遍历的，其中一些可能不具有所谓的热力学极限，即它们的标准量子理论根本不存在。重力可能就是这种情况。在这种情况下，作为第五维度流动的重力理论可以存在，但其标准量子理论不存在。史蒂芬·霍金在他的黑洞热力学理论中遇到了这个问题。黑洞的热力学极限在标准统计理论中并不存在，但它确实以时间流的形式存在。

无论如何，如果我们正在穿过第五维度但没有意识到它，这并不一定意味着我们不能影响我们穿过它的运动。例如，爱因斯坦证明，我们可以通过加速或接近中子星或黑洞等强引力物体来改变我们随时间的运动。我们无法及时逆转，但我们可以稍微影响它。这个第五维度可能是相似的，在这种情况下，发现它并学习如何操纵它可以开辟第四维度根本无法提供的广泛的科学和工程可能性。