經典物理學對於時間和空間的描述並不準確，而在這之前，很長一段時間內科學家對時間和空間的描述都是模糊不清。直到19世紀末，我們觀察到了微觀世界的冰山一角，才意識到時間和空間沒有那麼簡單。愛因斯坦是現代時空觀的奠基人，他指出時間和空間是密不可分的。
我們生活在三維空間中，只有一個時間軸，而在更高維度的空間裡，時間軸可能不止一個，於是「穿梭時空」有了實現的可能。20世紀的科學界，建立了多個宇宙模型，目的就是想研究宇宙的本質。
空間有多少個維度？認識高維度空間得從四維空間開始說起，它是離三維空間最近的空間維度。有人會問為何我們感覺不到四維空間？莫非是有某種力量隔開了我們？準確的說，我們無法感知四維空間，是因為「感官」限制了人類。
大腦是認識世界處理外界信息的核心，它的缺點就在於處理不了四維空間的信息。我們可以用數學的方法，在紙上模擬計算四維空間，可我們就是感知不到四維空間具體是什麼樣子的。把大腦比喻成計算機，那它就缺少了認識四維空間的程序。有個形象的例子，螞蟻生活在二維世界，我們把它的食物拿走，就是一個簡單的「降維打擊」。
螞蟻無法理解，為什麼它的食物突然不見了，它不知道是被人類拿走了。因為它在二維空間裡面，人類在三維空間裡面。我們傾盡全力去理解，去假設四維空間是什麼樣的。卻仿佛有層迷霧籠罩了我們的思維，使得我們無法理解四維空間到底是什麼樣的。
提到四維空間，就有必要說一下克萊因瓶，科學家認為它或許是打開四維空間的鑰匙。用拓撲學的語言來說，克萊因瓶是個「不可定向的拓撲空間」，意思是克萊因瓶沒有內外之分，只有在四維空間中，它才能展現出真面目。我們製造出來的只是模型，三維空間中是無法目睹克萊因瓶真正的樣子的。
克萊因瓶的物理性質，至今沒有破解出來，我們該怎麼描述它？未來能夠清楚克萊因瓶的性質，我們就離四維空間不遠了。
不過四維空間上面還有更高維度的空間，現在科學界將空間劃分為11個維度。我們連四維空間都理解不了，怎麼能劃分出11個空間維度，劃分標準是什麼？
大家有聽說過大一統理論嗎？它是所有物理學家的最高追求，愛因斯坦、玻爾、楊振寧都研究過大一統理論。主要成果有弦理論和M理論，後者其實包含了弦理論在內的多個假說，科學家現在還在完善它。
而在M理論正確的前提下，空間維度就是有11個的。四維空間和我們有聯繫，剩下了7個空間維度都是一個個震動的平面，它們極度彎曲。M理論的基礎之一是幾何，11個維度構成了一個龐大的幾何體，我們的宇宙在這個幾何體內充當了維度之間的「膜」。
當然，維度之間的「膜」不止一層，剩下的我們還沒有發現。科學家試圖用M理論解釋宇宙中的一切現象，包括奇點大爆炸，用它來解釋就是維度之間的膜發生了碰撞，這才引發了大爆炸，宇宙的膨脹現象也可以用M理論來解釋。說是這麼說，想成為大一統理論，M理論還有很長一段路要走。