近一個世紀前，埃德溫·哈勃發現星系離我們越來越遠了，這表明宇宙空間本身正在變大，也就是宇宙膨脹。結合一些歐幾里得幾何學提出的一些建議，哈勃的發現其實一定程度上這種現象就在暗示宇宙存在於我們日常生活中熟悉的三維空間之外。
現在，宇宙結構的某些部分正在逐漸分開，而且宇宙是沒有物理中心的，也沒有三維空間的原點。試想一個膨脹的氣球，僅僅從它不斷增長的二維表面的角度來看，然後從我們三維空間中看到的膨脹，再到四維空間的其他反應……這一觀點表明，三維空間可以彎曲、摺疊成第四維度，就像氣球的二維表面彎曲成第三維度一樣。
我們看不到或感覺不到更多的維度嗎？理論物理學預測它們是存在的，近期科學家發現我們的大腦中也存在多元宇宙的證據。確實很有意思，但有什麼實際意義嗎？它們能成為應用物理學的一部分嗎？
腦科學的維度空間
藉助代數拓撲學的方法，科學家在人腦神經網絡中發現了特殊結構和多維幾何空間。一項新的研究表明，人腦的結構和形狀可能有11個維度。大腦中估計含有860億個神經元，神經元的突觸連接，腦細胞的分工合作，最終形成了一個超龐大的細胞網絡。
根據《神經科學前沿》雜誌上發表的研究報告，科學家正在進行一個名為“藍腦”的項目研究計劃，現在，這個國際科學家研究團隊已經獲得了神經科學領域前所未有的結果。科學家利用代數拓撲的數學模型來研究人腦網絡中的不同結構和多維幾何空間。在這項研究中，科學家們注意到結構是如何同時形成的，它們被交織成一個“統一體”，從而創造出一個精確的幾何結構。
大腦網絡（L）和拓撲（R）的示意圖
科學家向我們解釋道，我們大腦中的每一個神經元都能以特定的方式與相鄰的神經元相互連接，從而形成一個相當複雜的網絡。當大腦處理信息的時候，高維空腔的存在表明神經網絡中的神經元對刺激的反應是非常有組織的，有規律的，它們會自己組成一個空腔。這就好像大腦對誘導的反應是通過構造然後粉碎一個由多維塊組成的塔，這其實就是大腦對一維，二維，三維，四維和五維等更為複雜的幾何結構的處理。整個大腦的活動順序類似於一個多維高塔。
在大腦科學中我們看到了一些維度的反應，但是我們又回到了一開始的問題，如何利用維度，有什麼實際意義？或者說現在有什麼概念呢？接下來為大家講述一下理論物理學或者現實科學研究裡面一些維度概念的體現。
影視作品的科幻維度
理論物理學家們在講授第四維度時，都會使用了類似的方法，那就是繪製一種叫做超立方體的模型，或者是使用埃德溫·哈勃19世紀《平地》中的概念，這本書想象了生活在只有長度和寬度的平面世界上的二維生物。由於看不到第三維度，二維生物只能看到三維生物的一個切面，有點像計算機斷層掃描或核磁共振成像的身體切片圖，這就是第四維度
在未來，維度概念如何被我們利用呢？其實如果一個先進的文明學會了如何控制更高的維度，他們就能利用維度做驅動，提升自己飛行器的速度，比如翹曲和曲率推進。在星際飛船前面的時間和空間施加某種壓縮效應，在後面加上膨脹效應，你就會得到翹曲驅動。不過到目前為止。這樣可行嗎？總有一天，也許很快，我們就能從大型強子對撞機中或者世界各國科學家的研究得到一些數據，但即使找到證據，真正利用起來也不是那麼容易。
時空旅行也會被認為是高維度的表現，時空旅行不是一個空間維度，而是時間的維度。我們沒有回到過去或者改變歷史的技術，但是如果我們能找到一種穿越其他維度的方法，就可以在時間線上看到整個三維維度，維度空間的某處應該允許我們進入某種隧道。
理論物理學家認為多維宇宙中另一種可能的穿梭方式是蟲洞。當卡爾·薩根需要一種比較科幻的方式讓人類穿越星際距離時，他諮詢了理論物理學家基普·索恩。索恩和他在加州理工學院的同事一起研究，得出了一個方程式，確實有一個穩定的、可穿越的蟲洞，一個可以連接不同時空區域的隧道系統。其實早在10多年前，米蓋爾·阿爾庫彼爾就證明了愛因斯坦的廣義相對論允許飛船進行曲速驅動，因此薩根認為蟲洞概念是科學上唯一有效的方法，通過它，主人公就可以足夠快地穿越銀河系，以滿足故事情節的需要。
不過無論是對於曲速驅動還是可穿越蟲洞，都需要一種稱為負能量的現象來扭曲空間。憑直覺很難想象負能量是什麼，但它的存在與一個已知的物理領域一致，即量子場論。事實上，利用量子光學技術和一種稱為卡西米爾效應的現象，物理學家實際上已經可以產生了一種微小的負能量，也就是負真空能。
現在我們可以製造微型蟲洞
德克薩斯州奧斯汀高級研究所的物理學家Eric Davis是一位研究超光速推進概念的專家，他認為最有希望的方法是使用一種稱為福特斯維特反射鏡的量子光學裝置。它可以集中負真空能量。如果你用一個小的福特斯維特反射鏡來做，它會產生一個微小的蟲洞，但是戴維斯說，這個裝置可以被放大，使蟲洞越來越大，最終足以讓宇宙飛船進入，不過目前還做不到這樣。一開始尋找出口點是整個過程最困難的，但理論上可以將福特斯維特反射鏡放置在不同的點上，以創建一種調諧器，大大減少災難發生的可能，例如從地球附近的某個地方到附近恆星系統中類似地球的行星的某個點。
一旦第一個蟲洞建立了穩定的入口和出口點，我們就可以在地球和我們的第一個目的地之間來回移動。我們可以探索這個恆星系統，特別是如果它是一個我們可以殖民的可居住行星。因此，一點一點地，我們可以在銀河系的小角落裡創造出各種各樣的蟲洞網絡。
展望未來，維度可利用
無論是腦神經科學的發現還是量子場論的量子光學設備，這些結論和數據都在為我們展示維度的存在和未來的可利用性，雖然這天可能很晚才能到來，但是通過不懈研究，我們也可以創造屬於自己的蟲洞，在星系間自由穿梭。
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