引言我们使用一个不完全恰当的比喻来描述理论物理：它就像正在上演的一部大戏。戏剧最重要的成分有3个：舞台、演员和剧本。对理论物理而言也是如此：大舞台就是我们的宇宙；世间万物，或者说构成万物的基本元素，是舞台上形形色色的各种“角色”，即演员；而万物遵循的物理规律便是“剧本”。在弦论之前的物理学中，无论是牛顿还是爱因斯坦，大多数理论的舞台就是我们众所周知的三维空间，再加上时间，被称为“4维时空”。
例如，曾经介绍过的标准模型，便是61种“基本粒子”在“4维时空”中遵循量子规律的情况下上演的一部大戏。这些基本粒子包括传递相互作用的玻色子，和构成物质的费米子。所有基本粒子都被认为是没有结构和大小的“点”状粒子。
弦论的空间与众不同
如图1所示，左图中各粒子在四维空间的舞台上各施拳脚，但到了右侧弦理论的舞台，“三要素”虽然不变，但它们的内容改变了。舞台从4维变成了超弦理论的10维，或者M理论的11维；角色从（0维）点粒子变成了（1维）的“弦”（或者可以推广到2维膜、3维等等）；“剧本”，即万物遵循的规律，在弦论中也有所不同。
10维空间中的弦
众所周知，我们生活的空间是3维的，也就是通常所说的“前后（Y轴）、左右（X轴）、上下（Z轴）”3个不同的方向。如果再加上时间这一维度的话，也可以说，我们的世界是一个4维时空（3维空间+1维时间）。用更为通俗直观的话来说，就是任何发生的事件，需要用4个数值来表示。例如，有新闻报道说“北京时间2021年1月15日20时32分在（北纬38.43度、东经97.35度、深度9千米）处发生地震。
”这儿的“北纬、东经、深度、时间”4个数值，便标志了地震发生的一个4维时空点。
普朗克尺度普朗克尺度（Planck scale）被认为是现代物理中的最小尺度，包括“普朗克尺度”（The Planck length）和“普朗克时间”（Planck time）。它们标志着现代物理学认为可能测量的最小极限长度和极限时间。它们的数值是：凡是冠以“普朗克”的物理量，大多数都与量子现象有关。
从上面两个公式也可知，普朗克尺度lp和时间tp，均与标志微观量子物理的普朗克常数h（也计作ћ）相关。因此，它们是非常小的数值。到底有多小呢？图2中列出了构成物质的基本单元之尺度大小的比较。例如，从图中显示的数据可知，普朗克尺度（大约10-33cm）比原子的平均尺度（约10-8cm）还要小上25个数量级。
弯曲的时空
在日常生活中，我们只能感受到3维空间和1维时间，却从未观察到多余的“额外维度”。那是因为如刚才说到的，额外的空间维度卷缩隐藏在极小的尺度中。或者用数学的语言说，这些空间是“紧致化”的。空间既然能“卷缩”，必然是弯曲的，如图3中隐藏着的1维圆圈。那么，首先我们要明白什么叫“弯曲的时空”。这需要从爱因斯坦的广义相对论讲起。
历史：5维时空统一模型
在物理学中引进额外的、紧致的空间维度，并非从弦论开始，早在1921年就有人试验过了。爱因斯坦的广义相对论将引力场几何化后，一位德国数学家西奥多·卡鲁扎（Theodor Franz Eduard Kaluza，1885-1954）曾企图将电磁作用也几何化，在4维时空的基础上加上了额外的第五维，以此来容纳与电磁场有关的变量，达到电磁和引力的统一。
维度是什么
用上一段介绍的对5维模型的理解方式，同样可以理解更多维数的宇宙空间。这些多余的维度，卷曲在人们无法感觉到的微小尺度（比普朗克尺度更小）中，如图6所示。维数太高的空间是难以直观想象的。如图7所示，0维空间表示一个点，1维是直线，2维是面，3维是体积。到了4维，还可以想象成“体积”的变动，但维数大于4的空间，就不那么直观了。所以我们最终不能只依赖于几何图形，必须从理论上来深入探究：什么是维数？
额外维度的意义何在？
简单而言，维数是数学中独立参数的数目。所以，维数增加是什么意思呢？是增加了表示某个事物所需要的变量数。从这个意义上来说，我们在日常生活中其实也经常和“高维空间”打交道。例如，要记录一个新生儿出生时的情况，仅仅4个时空数值是远远不够的，除了他的出生地点、年、月、日、时刻之外，还有体重、身长、血型、心跳快慢、呼吸次数等许多数据，这些独立参数的结合，就形成了一个多维空间，每一维都有其物理意义。
物理理论中，几何空间维度的增加，是为了描述更多的对称性。也就是说，是为了描述更多的物理规律，因为物理规律总是和某种对称性联系在一起。例如，当年的卡鲁扎试图统一引力和电磁力而将时空增加到5维。而超弦理论（Superstring Theory）企图统一的，除了引力和电磁力之外，还有强相互作用、弱相互作用以及构成宇宙万物的所有基本粒子，1个额外维度显然包容不了这么多。
为了满足所有的对称性要求，使得超弦中的空间额外维度增加到了6维，如图6b所示。