十一維空間是基於M理論提出的物理模型，認為宇宙存在11個維度，包括4個可感知維度（3維空間+時間）及7個未被直接觀測的隱藏空間維度。該理論由超弦理論拓展而來，用以統一解釋微觀粒子與宏觀宇宙的物理規律。
M理論提出，高維空間中電場與磁場的相互作用形成引力，而額外維度可能以“卷曲”或“膜”形式存在。膜理論進一步假設，三維宇宙為漂浮在四維空間中的膜，與鄰近膜的碰撞可能引發類似宇宙大爆炸的事件循環。隱藏維度無法被直接感知，但可通過物理現象（如分子手性、黑洞特性）間接推測。
該理論起源於20世紀90年代，旨在解決超弦理論的十維漏洞。1998年，《美國科學》文章闡述了M理論對統一場論的推進，通過引入十一維框架兼容量子力學與廣義相對論。超膜概念的提出標誌著從弦到膜的維度擴展，相關研究涉及幾何學、粒子物理及宇宙學等多領域。
高維度時空和高維度空間是不同的。舉例來說，在三維空間中隻有一個時間維度，但它是一個偽維度，即它的單位和其他三個維度不同。四維空間的第四維仍然和三維空間的維度具有相同性質，時間仍是偽維度。因此，不可把時空和空間混為一談。
在九八年二月的‘美國科學’上，有一篇介紹M理論的文章。ThetheoryofM:Mstandsformagic,mysteryormember。講了統一場論的最新進展。一個粒子不但有電荷的相吸，還有磁場的相互作用。兩者的統一構成引力。我們一直以為影響無限小的粒子的因素與影響著地球般大小的星球的因素是不同的。因為過去的所有理論難以用於同時解釋粒子和星球的運動。也難以解釋引力的形成。而M理論則正是一種正在形成的可以解釋從無限小的粒子到無限大的宇宙的統一場理論學說。文章中說這個理論為越來越多的實驗所證實，是繼相對論以來，本世紀最偉大的物理學理論之一。據說在超弦理論的研究中，發現十維空間還有理論漏洞，新的膜理論就在超弦的線上展拓成超膜，以十一層空間來解釋宇宙。而隻有其中四維空間可為人類所感覺，其餘的感覺不到的空間，就如聲波和光譜一樣，我們人類聽不到的超聲波和也看不到紅外線，卻不因我們的不能察覺而就可認為根本不存在。正是在更高的空間裡，物體的電場和磁場相互作用形成萬有引力。也隻有引入更多的空間才可以解釋為什麼分子的結構有左旋和右旋的向性不同。而宇宙的許多自然之謎如黑洞等，以更多空間的理論才有可能存在和解釋。
膜理論的出現意味著一種全新解釋宇宙大爆炸的說法，該說法表明我們生活的整個宇宙是一層可以隨意彎曲拉伸的膜，也稱為三維空間，在不遠的地方也有一層膜，可以說是另一個宇宙，也是三維空間，當中的空隙，是四維空間，在某種未知力（有可能是暗能量）的作用下，兩層膜以極慢的速度緩慢接近，遐想的距離為10萬億光年（10的13次方），當膜接觸後，相互碰撞，動能轉化為熱能，熱能開始緩慢在膜上散開，宇宙中的萬物開始毀滅，然後冷卻，開始新的循環。這就是新理論的宇宙大爆炸，當碰撞後，兩層膜又彈回原來的位置，重新在未知力的作用下，緩慢接近，如此往複，宇宙開始循環，永不停止。
這仍然是純粹幾何學上的維度，屬於多元幾何學即維度學研究的範疇，這樣的維度不隻和位置（表示一個幾何點在空間中的位置）有關。在物理自然的實際世界中，情況要複雜得多：進行考察的思維意識客體（對數維）可以融入到世界中，形成透視；也不可能完全沒有大小，因此可能在世界的倍率（指數維）中移動：形成對世界的縮放和變焦；甚至所有係統都可能是粒子化的、運動的、……，所以物理學的維度還可以含有溫度、密度、速度、……等等一切物理量。參考多維空間、高維空間、19維空間為他們做的全新多角度的定義。
多維空間指由四個或更多維度構成的理論模型，在數學和物理領域用於描述高維結構。根據相對論，四維時空由三維空間與時間軸組成，但時間維度與其他空間維度存在本質差異。弦理論提出宇宙可能原本具有十維（九維空間加一維時間），大爆炸後三維空間擴展形成可觀測宇宙，其餘維度卷縮於微觀尺度。
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數學上四維空間在三維基礎上增加一個空間維度（w軸），與四維時空（三維加時間）性質不同。M理論認為宇宙由11維構成，其中7個維度壓縮為微觀弦結構，不同振動形式對應基本粒子。高維空間理論嘗試解釋量子力學與相對論的矛盾，並衍生出蟲洞和平行宇宙等假想概念。
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