探索前沿一期：為什麼空間不能是四維甚至是更高維度的？

我們知道靜電力和萬有引力都是與距離的平方成反比的。我想這是因為我們生活在三維空間當中，而三維空間中存在著高斯定理。對電場來說，在一個封閉曲面上做對電場做積分，

積分得到的通量和曲面內包含的電荷量成正比。而高斯定理使得這些力成為平方反比的作用力。

如果空間是四維的，電場力和萬有引力想必會和距離的三次方成反比吧。三次方反比的結果，是電場力和萬有引力的梯度太大，會撕裂我們所見的所有物體，就像土星撕裂土星環一樣。

為什麼土星環不能聚合成一顆真正的大衛星，而是只能形成一團塵埃和碎石漂在軌道上？土星環離土星太近了，

它被土星引力的梯度撕裂，不能構成一個衛星。絕大多數星球都是靠引力來凝聚的。而在土星這樣一個大傢伙面前，土星環上的那些塵埃，不能靠自身的引力來對抗土星環的引力梯度，所以被撕裂。

在強大的引力梯度影響下，靠自身引力聚集已然不可能。所以只好靠分子間的作用力來聚合。可是聚合出來的東西，自然不會是那些大塊頭。

畢竟只有引力的作用距離有那麼遠。

行星的引力梯度尚且如此，宇宙中最可怕的引力梯度就是黑洞。黑洞的引力梯度，大到可以撕裂比太陽大幾百倍的恒星。

而真正接近黑洞的視界時，面對強大的引力，所有的物質結構都會被撕裂，包括我們剛剛說過的靠分子間作用力聚合的物體。即使是那些我們所以為牢不可破的結構，分子，原子，核子，那些我們所知道的最強的力：電磁力、強相互作用，面對真正的奇點，統統都是戰五渣。

在四維的空間中，就會出現類似的問題。四維空間中，代入高斯定理，

引力的運算式呈現三次方反比。而這個三次方反比的引力，無疑會有更大的梯度。這樣引力梯度會撕裂我們。所以，我們不能生活在四維空間中。