弦理论是一种欲描述一切现象的理论 （资料收藏）
弦理论是一种欲描述一切现象的理论
爱因斯坦在生命的最后30年里一直在寻找统一场论——一个能在单独的包罗万象的协和的数学框架下描写自然界所有力的理论。实际上，他是在寻找一个能描述一切现象的理论。然而，爱因斯坦未能实现他的梦。当今，相当一部分物理学家相信他们发现了一个框架，有可能把这些知识缝合成一个无缝的整体——一个单一的理论，这就是弦理论或称超弦理论。
那么，超弦理论到底是什么？理论物理专家用下列概念来定义、评论超弦理论：
——超弦理论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论；
——超弦理论认为弦是物质组成的最基本单元，所有的基本粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振动激发态；
——超弦理论第一次将20世纪的两大基础理论——广义相对论和量子力学结合到一个数学上自洽的框架里；
——超弦理论有可能解决长期困扰物理学家的难题如黑洞的本质和宇宙的起源；如果超弦理论为实验所证实，将从根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。
据专家介绍，弦理论的一个基本观点就是认为自然界的基本单元不是像电子、光子、中微子和夸克等等这样的粒子，这些看起来像基本粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦)，闭弦的不同振动和运动就给出这些不同的基本粒子。因此弦理论从一些非常基本和简单的单元就能得到宇宙的无穷变化和复杂性。在弦理论中，人们自然地可以得到规范对称性、超对称性和引力，而这些原理在原有的标准模型中或者是强加进去的或者是与量子理论相冲突的，而在弦理论中它们都自然地出现并协和地统一起来了，也是彼此需要、独一无二的。
但是，到现在为止还没有人观测到基本的弦。如果弦是真实的，那么由爱因斯坦开创的广义相对论与量子理论的完美结合就不是遥遥无期的奢望了。
四种基本作用力的不同还导致了现代物理学两大支柱——相对论和量子理论——根深蒂固的矛盾。
爱因斯坦的广义相对论是关于引力的理论。我们前面说过，引力源于物体质量的相互吸引，物体的质量越大，引力越大。但为什么物体的质量会产生引力呢？引力为什么很微弱却又能在宏观范围内起作用呢？比如说，两个人、两块大石头之间的引力几乎就是零，只有像太阳、地球、月亮这样宇宙中的星体，才有明显的引力作用。
爱因斯坦把这个疑惑给解开了，他给出了一个出人意料却又合乎情理的解答：空间本身是有形状的，当没有任何物质或能量存在时，空间应该是平直光滑的，当一个大质量物体进入空间后，平直的空间就发生了弯曲凹陷，这就像一条拉得很平很直的床单上，当放进一个保龄球时，床单就凹陷下去，所谓引力就是因为这样的空间弯曲而导致的。地球在绕着太阳的轨道上运行，是因为地球滚入了太阳周边弯曲空间的一道“沟谷”，这就是我们通常所说的太阳对地球的引力作用。两个人、两块大石头之间的引力几乎不存在的原因就是，这么小的质量使空间的弯曲几乎为零。因此，普通物体之间的引力作用是可以忽略不计的。
在这里，引力变成了漂亮的几何图景，引力本身并不存在，它只是空间的几何形变所引起的明显结果。引力的本质就这样被广义相对论圆满地解释了。
但空间的几何形变却解释不了其它三种力，电磁力、强力和弱力似乎都无法通过空间的褶皱来实现。爱因斯坦曾设想，所有的物质都是空间扭结和振动而形成，换句话说，我们看到的周围的一切，从树和云到天上的星星，都可能是一个幻觉，是某种形式的空间褶皱。若这种思想是正确的，另外三种力也必定与引力一样，是空间的几何形变所引起的必然结果，这样，四种力就统一到空间弯曲的几何学中了，空间弯曲的不同方式会造就不同的力。然而，在微观世界里，空间根本就不是平滑的，而是有无数的粒子在剧烈且永不停息地喧嚣，广义相对论的核心原理——光滑的空间几何概念，在这里被破坏殆尽。
对另外三种力的解释需要量子理论来完成。量子理论研究微观世界里基本粒子的行为，在这个理论体系中，宇宙中所有的物质最终由数百种不同的基本粒子组成，由于质量小到几近于零，这些粒子的运动轨迹变化莫测，毫无规律可循。在这里，力是由粒子的交换而来的，电磁力是由光子交换而来，弱力是由弱规范玻色子交换而来，强力是由胶子交换而来。例如，两个带电粒子间的相互作用实际上是光子在两个粒子间往来“出没”的结果，两个带电粒子通过交换小小的光子而相互影响，这个过程有点儿像两个溜冰的人在传球，通过传球，两个人的运动状态都在受到影响。其它两种力的相互作用也是如此。
但是，因空间弯曲所导致的引力是无法通过粒子交换而来的，而且，在微观世界里，粒子的自身质量不仅小到几乎没有，还总是在杂乱无章地运动，它们之间的引力从何谈起？因此，量子理论无法涵盖引力。
广义相对论与量子理论不能统一，成为现代物理学最核心的灾难。人们很难相信，在宇宙的微观层面和宏观层面，居然不是一个统一连贯的整体，我们对宇宙最深处的认识居然是由两个分裂的理论拼接起来的。为了能让两个理论协调起来，物理学家做过大量的尝试，他们以这样那样的方法，要么修正广义相对论，要么修正量子理论。虽然一次次的努力都胆识惊人，但结果却一个跟着一个失败。
终于，超弦理论来了。 黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。
那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。
我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。
这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！
“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著
0
首先，我们可以想象零维空间就是一个点，其中什么都没有，其外什么也没有.
1
那么一维空间呢，就像动画中所展示的那样，假若我们此时身在一维空间，那么我作为一个点，只有两个方向可以移动，只有一条直线可以作为我的轨道。假如在移动的过程中碰到了阻碍，那在一维空间里我是无论如何也不可能通过。
2
在我看来，想真正了解二维世界是非常困难的，甚至比想象一维空间还要难。因为虽说它更接近于我们现在所处的三维空间，但已经习惯了三维世界的我们是很难将高度这一概念从意识中去除的。把自己想象成一个二维空间里的生物，那么当我在观察一个物体的时候，只能看到它的形状而已，当这个物体移动或者发生形变的时候，我也只能捕捉到形状上的变化。在这个没有高度或者说厚度的世界中，动画中那个扑克牌人像的消化系统问题也就很好解释了。我觉得这也在一定程度上解释了另一个问题：为什么多维世界里的生物无法和人类进行交流。
另外一个经典的关于二维世界的诠释便是设想一种存在于二维面上的扁平蚂蚁.如果这只蚂蚁生活在一个球面上，当然球面是我们的说法，它由于二维世界的局限性而不能够发现球面的弯曲，它会认为自己生活着在的球面是一块平面，换句话说，它会创立欧氏几何学。而当它很\"偶然\"地发现三角和大于180度，圆周率小于3.14等问题时，它也许会认为它所在的宇宙是一个有限的弯曲的封闭的二维空间。它无法想象宇宙是怎样弯曲成一个球的，更无法想象它们这个宇宙是存在于一个高维的空间。值得一提的是，这种思考方法可以论证并不是只有高维空间的生物才能发现低维空间的事实，聪明的蚂蚁一样可以发现弯曲的球面，并最终建立起完善的球面几何学，而我们人类在一定程度上就是这些扁平的蚂蚁，对于那些高维空间的生物来说。
3
三维空间对于我们来说应该是最平常最容易理解的了。值得指出的是动画中的一个概念讲得非常好，那就是想象把一个二维空间的生物，通过在更高维空间的褶皱，瞬间传送到另一个二维空间的点.这种思考方法有助于我们想象更高维的空间。
4
说到四维空间，那么首先要感谢的便是爱因斯坦的相对论，它从根本上改变了我们对空间和时间的认识。第四维是时间这个概念我想大多数人已经接受了。时间并不是一个绝对的概念，这世上并没有一种固定的衡量单位叫做时间，它只是四维空间里的一个概念，没什么特别的。而对于三维世界的我们来说，我觉得是很难真正的客观的感知到时间的流逝。
为了更好地理解四维空间，我们可以将一个发生于特定时刻和空间的事件用四个数即坐标来确定它，这四个坐标同等重要，并且我们可以用任何定义好的空间座标和任意一个时间单位。霍金的时间简史里对于这一概念解释的相当清楚，即用这个事件将空间时间分成三个区域：绝对将来，现在，绝对过去。如果我们知道过去某一时刻这个事件的过去光锥内发生的一切，即能预言这个事件在它的将来会发生什么。但四维空间的其余部分，即除了这个事件的绝对将来和绝对过去之外的所有事件的集合，不会受这个事件的影响，也不能影响这个事件。这就是我们不知道在某一特定时刻，宇宙更远的地方发生的事。我们看到的那些从遥远星系来的光都是在几百万年之前发出的，也就是说我们看到的宇宙，都是它的过去。在爱因斯坦的广义相对论中还提到，在靠近像地球这样大质量的物体时，由于光能量和它的频率的关系，时间会流逝得慢一些。这就是地球上不同位置的钟的速度不同的原因。
在这里不得不提那个经典的双生子的例子：假设其中一个孩子去山顶生活，而另一个在海面，第一个将比第二个老得快，当然，差别会很小。但如果一个孩子在以近光速运动的飞船中飞行，当他回到地球时便会比留在地球上另一个人年轻得多。所以说根据广义相对论，每个人都有自己的时间测度，而这正是根据他在什么地方何处并如何运动。
4+
一个引发我们去思考更多维的空间的原因，便是广义相对论与量子理论的矛盾性(不过超弦理论似乎已经解决了这个问题，之所以说似乎，是因为只有当是十维或者更高维的空间里，超弦理论才能使二者统一)。
还有一个让大多数人更愿意去思考高维空间的原因，便是相对论限制了人们旅行的速度—不能快过光，也就是说恒星和星系之间的旅行将成为泡影。而假如我们能够通过更高维空间的某种方法，我们有一天也许能实现星际旅行，就像众多科幻小说里描写的那样。其原理就像在解释三维空间时，那个扁平蚂蚁被瞬间利用三维空间的褶皱原理从二维空间的一个点传送到二维空间的另一个点那样.我记得前一阵一篇被炒得沸沸扬扬的报道中，引用世界十大科学才子之一Nima Arkani Hamed的话说到：我们的宇宙只是数不清的并列宇宙中的一个，它们每一个都有自己的物理学规则和自然衡量。我想不管几时这样的论点才能被证明是正确的，这无疑不是一个令人激动地话题。
刚刚注意到我在描述更高维的世界时用的词汇是空间，其实这也是不严谨的，因为空间一词只能被用在三维世界中，就像我们应当用“时空”一词来描述四维空间一样，所以大家只能广义地来理解“空间”这个词。
5
动画中解释第五维的时候，引用了一个纸条的例子，试图向我们说明作为低维世界里的生物是很难感受到高维空间里的变化，即使它正在经历这种变化。同时它又提到了量子力学的不确定性原理,同样，这又是一个很复杂得话题，试想假如我们甚至不能准确地测量宇宙现在的态，那怎么可能准确地预测将来的事件！当然我们可以一厢情愿地认为，总有一组可以绝对决定事件的定律，我们可以通过这些定律来预测宇宙未来的状态，但这其实是毫无实际意义可言的。
在我看来动画中对于第五维的解释是简化了的，它将第五维与第四维的区别定义为我们可能发展成的不同的态，这些不同的态是通过种种选择、机遇甚至包括其它观察者的行为所决定的，这其中就包含到了波粒二象性的特征。所以说在第五维当中，唯一增加的一个因素便是态，我们甚至可以将这个态想象成第五维里除了其他四个坐标(可以想象成为时间和空间)的另一个坐标。
6
当我们想像动画中的那样，跳到另一个更好的第五维的态当中去的时候，我们也许可以去到我们的孩提时代来改变某些可以引发未来的事件，再返回我们现在的世界，那么我们将面对的是一个不同的世界。但一个简单的方法便是通过在第六维里的褶皱，瞬间从第五维的一个态转化到另一个态。那么，第六维的个体就可以被视为一个态的集合，包含这个个体的各个可能的状态。
7
就如刚才所说，假如第六维是一个集合，或者说是一个点，那么顺着我们点线面的思路，第七维就应该是一条线了，广义的线（按照我的理解，动画的最后应该是说第七维包含了无数个点，而不是说第七维是一个点）。广义的讲，我们将宇宙的各个状态想象成为一个集合或者说一个点，那么这个点也只有顺着这一条线发展下去的可能。
8
那么第八维呢，我们已经将第七维的一个点想象成了一个包含所有可能的集合，还有什么是在这之外的？那就是另外一种极限，和第七维里的极限不同的地方是，这个极限的初始状态的不同决定了整个体系的不同，不同的规则不同的衡量单位。而当我们把这一个个第七维的infinity连接起来以后，便是第八维了，一个包含各种极限的面。
9
第九维则是我们利用褶皱进行第八维状态的转换的那个空间。如同前面的褶皱原理，从一个八维的状态跳到另一个状态的最简单方法便是利用其高一维进行运动。
10 & 10+
当我们到了第十维的时候，基本上我们已经囊括了所有的可能性。在我看来，现有的尺度下，我们所能真正想象的便是十维空间，这已经是一个高度弯曲的极其复杂的状况，并且有一定的数学论证支持着。霍金提到说也许有其他维的世界，但他们或许被弯卷到了非常小的尺度，而我们根本无从觉察这么小的尺度。这也是我们只能看到一个四维的平坦的空间的原因。一个简单的例子便是桔子的表面：如果你靠近去观察，会发现它的表面是坑坑洼洼并有皱纹，但若走远点，你就会觉得它是很光滑的。
最后，我想物理学之所以让我们感兴趣便是有那么多的未知。我们总是试图统一物理学而研究出宇宙的终极理论，或者说找出一个大统一的理论，可现有的理论总是被改变以包括新的发现。也许有人会根据量子力学认为并不存在宇宙终极理论，各种事件都是以一种紊乱或任意的方式发生。不过我们只是意在找出一套越来越精准的定律使我们在最大的极限内预测未来的事件，准确地说是在不确定性原理设置的极限内.说越来越精准是因为我们永远不可能找到一套宇宙的终极理论，因为我们不能肯定它就是正确的。我们也许可以用数学方法最大可能地协调这个理论，推导出一个非常近似的方程和一套非常严谨的定律，但永远无法肯定这个理论的正确性。
不过就算存在一个宇宙的大统一理论，又是什么赋予那些方程和定律去创造一个它们自己所定义的宇宙呢？
爱因斯坦在生命的最后30年里一直在寻找统一场论——一个能在单独的包罗万象的协和的数学框架下描写自然界所有力的理论。实际上，他是在寻找一个能描述一切现象的理论。然而，爱因斯坦未能实现他的梦。当今，相当一部分物理学家相信他们发现了一个框架，有可能把这些知识缝合成一个无缝的整体——一个单一的理论，这就是弦理论或称超弦理论。
那么，超弦理论到底是什么？理论物理专家用下列概念来定义、评论超弦理论：
——超弦理论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论；
——超弦理论认为弦是物质组成的最基本单元，所有的基本粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振动激发态；
——超弦理论第一次将20世纪的两大基础理论——广义相对论和量子力学结合到一个数学上自洽的框架里；
——超弦理论有可能解决长期困扰物理学家的难题如黑洞的本质和宇宙的起源；如果超弦理论为实验所证实，将从根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。
据专家介绍，弦理论的一个基本观点就是认为自然界的基本单元不是像电子、光子、中微子和夸克等等这样的粒子，这些看起来像基本粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦)，闭弦的不同振动和运动就给出这些不同的基本粒子。因此弦理论从一些非常基本和简单的单元就能得到宇宙的无穷变化和复杂性。在弦理论中，人们自然地可以得到规范对称性、超对称性和引力，而这些原理在原有的标准模型中或者是强加进去的或者是与量子理论相冲突的，而在弦理论中它们都自然地出现并协和地统一起来了，也是彼此需要、独一无二的。
但是，到现在为止还没有人观测到基本的弦。如果弦是真实的，那么由爱因斯坦开创的广义相对论与量子理论的完美结合就不是遥遥无期的奢望了。
四种基本作用力的不同还导致了现代物理学两大支柱——相对论和量子理论——根深蒂固的矛盾。
爱因斯坦的广义相对论是关于引力的理论。我们前面说过，引力源于物体质量的相互吸引，物体的质量越大，引力越大。但为什么物体的质量会产生引力呢？引力为什么很微弱却又能在宏观范围内起作用呢？比如说，两个人、两块大石头之间的引力几乎就是零，只有像太阳、地球、月亮这样宇宙中的星体，才有明显的引力作用。
爱因斯坦把这个疑惑给解开了，他给出了一个出人意料却又合乎情理的解答：空间本身是有形状的，当没有任何物质或能量存在时，空间应该是平直光滑的，当一个大质量物体进入空间后，平直的空间就发生了弯曲凹陷，这就像一条拉得很平很直的床单上，当放进一个保龄球时，床单就凹陷下去，所谓引力就是因为这样的空间弯曲而导致的。地球在绕着太阳的轨道上运行，是因为地球滚入了太阳周边弯曲空间的一道“沟谷”，这就是我们通常所说的太阳对地球的引力作用。两个人、两块大石头之间的引力几乎不存在的原因就是，这么小的质量使空间的弯曲几乎为零。因此，普通物体之间的引力作用是可以忽略不计的。
在这里，引力变成了漂亮的几何图景，引力本身并不存在，它只是空间的几何形变所引起的明显结果。引力的本质就这样被广义相对论圆满地解释了。
但空间的几何形变却解释不了其它三种力，电磁力、强力和弱力似乎都无法通过空间的褶皱来实现。爱因斯坦曾设想，所有的物质都是空间扭结和振动而形成，换句话说，我们看到的周围的一切，从树和云到天上的星星，都可能是一个幻觉，是某种形式的空间褶皱。若这种思想是正确的，另外三种力也必定与引力一样，是空间的几何形变所引起的必然结果，这样，四种力就统一到空间弯曲的几何学中了，空间弯曲的不同方式会造就不同的力。然而，在微观世界里，空间根本就不是平滑的，而是有无数的粒子在剧烈且永不停息地喧嚣，广义相对论的核心原理——光滑的空间几何概念，在这里被破坏殆尽。
对另外三种力的解释需要量子理论来完成。量子理论研究微观世界里基本粒子的行为，在这个理论体系中，宇宙中所有的物质最终由数百种不同的基本粒子组成，由于质量小到几近于零，这些粒子的运动轨迹变化莫测，毫无规律可循。在这里，力是由粒子的交换而来的，电磁力是由光子交换而来，弱力是由弱规范玻色子交换而来，强力是由胶子交换而来。例如，两个带电粒子间的相互作用实际上是光子在两个粒子间往来“出没”的结果，两个带电粒子通过交换小小的光子而相互影响，这个过程有点儿像两个溜冰的人在传球，通过传球，两个人的运动状态都在受到影响。其它两种力的相互作用也是如此。
但是，因空间弯曲所导致的引力是无法通过粒子交换而来的，而且，在微观世界里，粒子的自身质量不仅小到几乎没有，还总是在杂乱无章地运动，它们之间的引力从何谈起？因此，量子理论无法涵盖引力。
广义相对论与量子理论不能统一，成为现代物理学最核心的灾难。人们很难相信，在宇宙的微观层面和宏观层面，居然不是一个统一连贯的整体，我们对宇宙最深处的认识居然是由两个分裂的理论拼接起来的。为了能让两个理论协调起来，物理学家做过大量的尝试，他们以这样那样的方法，要么修正广义相对论，要么修正量子理论。虽然一次次的努力都胆识惊人，但结果却一个跟着一个失败。
终于，超弦理论来了。 黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。
那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。
我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。
这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！
“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著
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首先，我们可以想象零维空间就是一个点，其中什么都没有，其外什么也没有.
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那么一维空间呢，就像动画中所展示的那样，假若我们此时身在一维空间，那么我作为一个点，只有两个方向可以移动，只有一条直线可以作为我的轨道。假如在移动的过程中碰到了阻碍，那在一维空间里我是无论如何也不可能通过。
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在我看来，想真正了解二维世界是非常困难的，甚至比想象一维空间还要难。因为虽说它更接近于我们现在所处的三维空间，但已经习惯了三维世界的我们是很难将高度这一概念从意识中去除的。把自己想象成一个二维空间里的生物，那么当我在观察一个物体的时候，只能看到它的形状而已，当这个物体移动或者发生形变的时候，我也只能捕捉到形状上的变化。在这个没有高度或者说厚度的世界中，动画中那个扑克牌人像的消化系统问题也就很好解释了。我觉得这也在一定程度上解释了另一个问题：为什么多维世界里的生物无法和人类进行交流。
另外一个经典的关于二维世界的诠释便是设想一种存在于二维面上的扁平蚂蚁.如果这只蚂蚁生活在一个球面上，当然球面是我们的说法，它由于二维世界的局限性而不能够发现球面的弯曲，它会认为自己生活着在的球面是一块平面，换句话说，它会创立欧氏几何学。而当它很\"偶然\"地发现三角和大于180度，圆周率小于3.14等问题时，它也许会认为它所在的宇宙是一个有限的弯曲的封闭的二维空间。它无法想象宇宙是怎样弯曲成一个球的，更无法想象它们这个宇宙是存在于一个高维的空间。值得一提的是，这种思考方法可以论证并不是只有高维空间的生物才能发现低维空间的事实，聪明的蚂蚁一样可以发现弯曲的球面，并最终建立起完善的球面几何学，而我们人类在一定程度上就是这些扁平的蚂蚁，对于那些高维空间的生物来说。
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三维空间对于我们来说应该是最平常最容易理解的了。值得指出的是动画中的一个概念讲得非常好，那就是想象把一个二维空间的生物，通过在更高维空间的褶皱，瞬间传送到另一个二维空间的点.这种思考方法有助于我们想象更高维的空间。
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说到四维空间，那么首先要感谢的便是爱因斯坦的相对论，它从根本上改变了我们对空间和时间的认识。第四维是时间这个概念我想大多数人已经接受了。时间并不是一个绝对的概念，这世上并没有一种固定的衡量单位叫做时间，它只是四维空间里的一个概念，没什么特别的。而对于三维世界的我们来说，我觉得是很难真正的客观的感知到时间的流逝。
为了更好地理解四维空间，我们可以将一个发生于特定时刻和空间的事件用四个数即坐标来确定它，这四个坐标同等重要，并且我们可以用任何定义好的空间座标和任意一个时间单位。霍金的时间简史里对于这一概念解释的相当清楚，即用这个事件将空间时间分成三个区域：绝对将来，现在，绝对过去。如果我们知道过去某一时刻这个事件的过去光锥内发生的一切，即能预言这个事件在它的将来会发生什么。但四维空间的其余部分，即除了这个事件的绝对将来和绝对过去之外的所有事件的集合，不会受这个事件的影响，也不能影响这个事件。这就是我们不知道在某一特定时刻，宇宙更远的地方发生的事。我们看到的那些从遥远星系来的光都是在几百万年之前发出的，也就是说我们看到的宇宙，都是它的过去。在爱因斯坦的广义相对论中还提到，在靠近像地球这样大质量的物体时，由于光能量和它的频率的关系，时间会流逝得慢一些。这就是地球上不同位置的钟的速度不同的原因。
在这里不得不提那个经典的双生子的例子：假设其中一个孩子去山顶生活，而另一个在海面，第一个将比第二个老得快，当然，差别会很小。但如果一个孩子在以近光速运动的飞船中飞行，当他回到地球时便会比留在地球上另一个人年轻得多。所以说根据广义相对论，每个人都有自己的时间测度，而这正是根据他在什么地方何处并如何运动。
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一个引发我们去思考更多维的空间的原因，便是广义相对论与量子理论的矛盾性(不过超弦理论似乎已经解决了这个问题，之所以说似乎，是因为只有当是十维或者更高维的空间里，超弦理论才能使二者统一)。
还有一个让大多数人更愿意去思考高维空间的原因，便是相对论限制了人们旅行的速度—不能快过光，也就是说恒星和星系之间的旅行将成为泡影。而假如我们能够通过更高维空间的某种方法，我们有一天也许能实现星际旅行，就像众多科幻小说里描写的那样。其原理就像在解释三维空间时，那个扁平蚂蚁被瞬间利用三维空间的褶皱原理从二维空间的一个点传送到二维空间的另一个点那样.我记得前一阵一篇被炒得沸沸扬扬的报道中，引用世界十大科学才子之一Nima Arkani Hamed的话说到：我们的宇宙只是数不清的并列宇宙中的一个，它们每一个都有自己的物理学规则和自然衡量。我想不管几时这样的论点才能被证明是正确的，这无疑不是一个令人激动地话题。
刚刚注意到我在描述更高维的世界时用的词汇是空间，其实这也是不严谨的，因为空间一词只能被用在三维世界中，就像我们应当用“时空”一词来描述四维空间一样，所以大家只能广义地来理解“空间”这个词。
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动画中解释第五维的时候，引用了一个纸条的例子，试图向我们说明作为低维世界里的生物是很难感受到高维空间里的变化，即使它正在经历这种变化。同时它又提到了量子力学的不确定性原理,同样，这又是一个很复杂得话题，试想假如我们甚至不能准确地测量宇宙现在的态，那怎么可能准确地预测将来的事件！当然我们可以一厢情愿地认为，总有一组可以绝对决定事件的定律，我们可以通过这些定律来预测宇宙未来的状态，但这其实是毫无实际意义可言的。
在我看来动画中对于第五维的解释是简化了的，它将第五维与第四维的区别定义为我们可能发展成的不同的态，这些不同的态是通过种种选择、机遇甚至包括其它观察者的行为所决定的，这其中就包含到了波粒二象性的特征。所以说在第五维当中，唯一增加的一个因素便是态，我们甚至可以将这个态想象成第五维里除了其他四个坐标(可以想象成为时间和空间)的另一个坐标。
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当我们想像动画中的那样，跳到另一个更好的第五维的态当中去的时候，我们也许可以去到我们的孩提时代来改变某些可以引发未来的事件，再返回我们现在的世界，那么我们将面对的是一个不同的世界。但一个简单的方法便是通过在第六维里的褶皱，瞬间从第五维的一个态转化到另一个态。那么，第六维的个体就可以被视为一个态的集合，包含这个个体的各个可能的状态。
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就如刚才所说，假如第六维是一个集合，或者说是一个点，那么顺着我们点线面的思路，第七维就应该是一条线了，广义的线（按照我的理解，动画的最后应该是说第七维包含了无数个点，而不是说第七维是一个点）。广义的讲，我们将宇宙的各个状态想象成为一个集合或者说一个点，那么这个点也只有顺着这一条线发展下去的可能。
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那么第八维呢，我们已经将第七维的一个点想象成了一个包含所有可能的集合，还有什么是在这之外的？那就是另外一种极限，和第七维里的极限不同的地方是，这个极限的初始状态的不同决定了整个体系的不同，不同的规则不同的衡量单位。而当我们把这一个个第七维的infinity连接起来以后，便是第八维了，一个包含各种极限的面。
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第九维则是我们利用褶皱进行第八维状态的转换的那个空间。如同前面的褶皱原理，从一个八维的状态跳到另一个状态的最简单方法便是利用其高一维进行运动。
10 & 10+
当我们到了第十维的时候，基本上我们已经囊括了所有的可能性。在我看来，现有的尺度下，我们所能真正想象的便是十维空间，这已经是一个高度弯曲的极其复杂的状况，并且有一定的数学论证支持着。霍金提到说也许有其他维的世界，但他们或许被弯卷到了非常小的尺度，而我们根本无从觉察这么小的尺度。这也是我们只能看到一个四维的平坦的空间的原因。一个简单的例子便是桔子的表面：如果你靠近去观察，会发现它的表面是坑坑洼洼并有皱纹，但若走远点，你就会觉得它是很光滑的。
最后，我想物理学之所以让我们感兴趣便是有那么多的未知。我们总是试图统一物理学而研究出宇宙的终极理论，或者说找出一个大统一的理论，可现有的理论总是被改变以包括新的发现。也许有人会根据量子力学认为并不存在宇宙终极理论，各种事件都是以一种紊乱或任意的方式发生。不过我们只是意在找出一套越来越精准的定律使我们在最大的极限内预测未来的事件，准确地说是在不确定性原理设置的极限内.说越来越精准是因为我们永远不可能找到一套宇宙的终极理论，因为我们不能肯定它就是正确的。我们也许可以用数学方法最大可能地协调这个理论，推导出一个非常近似的方程和一套非常严谨的定律，但永远无法肯定这个理论的正确性。
不过就算存在一个宇宙的大统一理论，又是什么赋予那些方程和定律去创造一个它们自己所定义的宇宙呢？
