我们生活在三维空间，可是如果空间维度的数量增加到四个甚至更多，会有什么不同？借助最新发展的理论和实验技术，物理学家开始探索更高维度的物理。实验室中一种被称为“拓扑绝缘体”的材料，是模拟四维物理的主要灵感来源，其性质会随着空间维度而改变。借助超冷原子、光子甚至经典电路，就可以在受控实验系统中探测四维世界的新物理现象。
如果宇宙有四个空间维度而不是三个，会是什么样子？借助最近发展的技巧，实验物理学家开始探索更高维度的物理，在诸如超冷原子、光子学、声学，甚至经典电路等平台上模拟额外的第四维度。尽管任何这类技巧都必然有局限性，因为第四空间维度总是人工的，但这些方法已经证明，它们可以在受控实验系统中模拟一些四维效应。
但什么是第四空间维度？在非相对论物理学中，空间和时间截然不同，空间维度只是物体向前和向后移动的方向（不同于时间，时间总是从过去流向未来）。系统中相关空间维度的数量由空间运动可以沿哪些方向，或描述一个物体在特定时刻位置的最小空间坐标数量，如 (x, y, z) 来定义。
空间维度的数量可以通过对系统施加约束来约减。例如，将珠子穿到一根长直导线上会限制珠子仅在一个空间维度上移动：沿线向前或向后。单个坐标给出了珠子在任何特定时刻沿线的位置。
如果空间维度的数量增加到四个或更多，会发生什么？理论物理学家可以简单地将熟悉的物理方程扩展到一组扩大的空间坐标系，例如（x，y，z，w）。这种扩展通常不会导致新现象。但在某些物理领域，可能出现新的效应，比如拓扑绝缘体，这是实验模拟四维物理的主要灵感来源。本文深入探讨了什么是四维物理，以及模拟四维空间的实验技巧是如何运作的。