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什么是四维空间(什么是四维空间和五维空间)

时间:2022-04-02 16:50:22 浏览:42次 作者:用户投稿 【我要投诉/侵权/举报 删除信息】

四维空间,相信很多人都听说过,各种科幻电影和科幻小说也都有关于四维空间的场景描述。

那么到底什么是四维空间?它和三维空间的区别到底在哪里呢?

通俗地讲,四维空间是虚构的概念,而三维空间是真实存在的,也就是我们生活的世界。

什么是四维空间

你我都生活在三维世界,但正如人们的欲望是没有止境的,我们总是想前往更高维度的世界去看看那里到底是怎样的存在。

网络上有很多关于四维空间的描述,有些看起来很像回事,给人一种身临其境的感觉。

著名的科幻小说《三体》也有对四维空间的描述,简单来说一下它是怎样描述的:

在四维空间里,没有任何封闭的物体存在,任何物体都没有任何的遮挡,所有事物都完全暴露在外面,这种场景对于视觉的冲击是显而易见的。

什么是四维空间

你能想象出这样的四维空间吗?

说实话,很难!任何宣称自己理解那样的四维空间的人其实不可能完全理解,原因就一点:因为我们生活在三维空间,正如二维空间的生命不可能理解我们三维空间一样。

所以《三体》小说这样总结四维空间:你不可能用语言来描述四维空间到底是一个怎样的存在方式。

说白了,只可意会不可言传!但对于我们来讲,甚至连“意会”都不可能做到。而目前对四维空间的描述大多数都停留在数学概念上。

什么是四维空间

比如说,一个点就是零维,一条线一维,一个面二维,三维就不说了。

那么四维该如何用数学描述呢?有人说四维是一个体(或者超体),在三维空间的基础上多出来一个维度,但这个维度到底是什么,没有人说得清。

另外一种描述方式是这样的,认为多维空间是低维度空间的运动,比如说二维空间(面)的运动就形成了三维空间。同理,三维空间的运动就形成了四维空间,以此类推。

什么是四维空间

第三种描述方式认为,低维空间是高维空间的投影,这种描述方式相对更容易理解。比如说三维空间的投影就是一个面,就是二维空间。

什么是四维空间

从以上对四维空间的描述,我们能够看出,无论如何描述四维空间,都无法准确形象地用语言表达出来,甚至也很难想象出来。因为所有对四维空间的描述都是虚构的。

那么,既然四维空间是虚构的概念,我们不妨来进一步虚构如果存在低维空间的生命,他们是什么样的?是如何生存的呢?

举个例子,如果存在二维空间,那里的“人”会是什么样的呢?

什么是四维空间

一个简单的例子,二维空间的人是没有消化道的,因为二维空间没有深度。而且在二维空间,一条线就可以完全阻挡一切的通过,正如在三维空间的一堵墙堵住我们的去路一样。

那么二维空间的人该如何吃饭呢?很遗憾,我们无法想象,或者说,我们无法以三维空间的视角描述二维空间的生命该如何进食。

《三体》中的二向箔这样描述,在二向箔对三维空间降维打击,所有东西被压扁(事实上用压扁并不严谨),连微小的电子也不例外,最后变成一幅画,没有厚度的画。

如果用我们的三维世界去理解二向箔,就到处充满了矛盾。因为即使是一个微小的电子被压扁到没有厚度(或者厚度无限小),最后得到的二维面积也会是无限大的。如果是浩瀚的宇宙被压扁到没有厚度的二维,会是什么情况?实在不敢想象,也无法想象!

说白了,无论如何,人类到目前为止只能理解我们所在的三维空间,或许我们永远无法理解四维空间,又或者所谓的四维空间(高维空间)根本就不存在,一切都只是我们的臆想罢了。

什么是四维空间

有人会用克莱因瓶或者莫比乌斯环来形容四维空间,但仔细了解这两个概念,你会发现,这两个概念其实更像是魔术中的“障眼法”,两者其实还是三维空间的产物,与所谓的四维空间没有任何关系。

什么是四维空间

有一种更神秘的理论,弦理论认为有多达10维空间的存在(也有说是11维空间),多维空间被被卷曲在普朗克尺度,这种理论同样很难被人们理解,而且直到目前为止都没有得到实验证实。

还有些人更是脑洞大开,认为光速是突破三维空间的工具,只有突破光速才能到达四维空间一探究竟。认为光速是三维空间的速度极限,但在四维空间光速是速度的最低要求,也就是说所有速度都必须以超光速运动。

最后提一点,宇宙万物,包括你我本身都是三维空间(四维时空)的产物,因此理论上我们不可能突破三维空间的束缚。我们不知道四维空间是不是真的存在,就算存在,如果我们想要到达那里,我们的身体结构必须彻底改变才可以,我们将不再是“三维人”,变成了“四维人”!

那样的话,我们还是“人”吗?

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