四维空间,或未知空间可能存在吗
四维空间,或未知空间可能存在吗?
到底什么是四维空间?
四维空间对于我们来说,其实既熟悉,又陌生。为什么这么说呢?对于人类来说空间的概念是十分缥缈的,我们对其的认知也并不比其他生物多多少。
科学家曾提出过,我们生活的宇宙是由一个11维的空间组成,而人类只能存在于三维空间中。
从头来说!
零维:没有长,没有宽,仅仅一个点,即奇点,黑洞也是一个奇点。
一维:由零维构成——一条线。
二维:一个平面,由无数条一维的线构成。
三维:由二维平面继续叠加——立体世界,我们就在这个世界中。
以上便是我们都认识并了解的维度,下面来到四维世界,首先什么是四维?
要想知道什么是四维,就要了解维度的概念。维度,又称维数,在数学中为一个独立参数的数目,比如说x,y,z三个参数就是三维,我再加一个i轴,就成了四维。在物理学和哲学的领域内,维度则指独立的时空坐标的数目。所以说在不同的领域,维度的参数也不同,总体来说四维可以分为两类——时间上和空间上。
在生活中人们常说的四维一般指关于物体在时间线上的转移,这里的第四维度即时间,我们称之为四维时空。
爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中就提到过“四维时空”的概念。根据爱因斯坦的理论,我们的宇宙由时间和空间构成。在空间架构中加上一条时间轴则出现了四维时空。
另一种四维则是数学领域中纯空间的概念,我们称之为“四维空间”。定义中说四维空间不同于三维空间,它是标准的欧几里得空间,这里的第四个维度指的是与x,y,z同一性质的空间维度,并且可以拓展到n维。
四维空间到底存不存在?了解了什么是四维后,我们来讨论一下四维空间到底存不存在,首先对于前者——四维时空,即时间线可以被随意滑动的一个空间。
对于这个问题,无论我们怎么演变,都无法避开时间穿越的逻辑,因为我们是超脱于自身的时空状况去影响一个过去发生或者将来发生的事实,但是我们在宇宙中始终受到时间和空间的影响,一直未能找到时空穿梭呢大门,或许根本就不存在这样一个大门,因为这些本来就是人类的妄想。但是话说回来,有没有未来人穿越回来的例子?我说有你可能不信,感兴趣的可以去搜一下“日本2062未来人预言”和“中国2060年穿越者”,这些是真是假大家自行判断,我也不敢说是真的。
讨论完“四维时空”,我们再来讲一下“四维空间”,这个是真实存在的,因为它本就是一个空间的概念,有低维叠加而成,1909年《科学美国人》就举办了一场名为“给四维作出正确通俗解释”的大赛,其中一个叫“辛顿”的人就做出了“超立方体”,成为了世界公认的让四维物体可视化的第一人。
最后,再来说说未知空间的存在性问题!既然叫未知空间,那就是我们不知道不了解的空间,它们到底存不存在,说实话,我不知道,科学家也不知道,这些也都是猜测。
比如说平行宇宙,20世纪50年代,有的物理学家在观察量子的时候,发现每次观察的量子状态都不相同。而由于宇宙空间的所有物质都是由量子组成的,所以这些科学家推测既然每个量子都有不同的状态,那么宇宙也有可能并不只是一个,即宇宙由多个类似的宇宙组成,我们只是生活在多元宇宙中的一个而已。
有学者描述平行宇宙时用了这样的比喻,它们可能处于同一空间体系,但时间体系不同,就好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车;它们有可能处于同一时间体系,但空间体系不同,就好像同时行驶在立交桥上下两层通道中的小汽车。但是这么多年过去了,平行宇宙的猜测还是没有被证实,以后会不会我们拭目以待!
四维空间怎样才好理解呢?
很高兴回答你的问题。有温度的教育,有态度的授业。我是燃点金超。
一维是指一条有原点的直线,如数轴之类,意思是定下原点后,就可以用一个数字表示位置二维来是指一个平面,需要用垂直相交的轴来定位,通过两个数字表示位置三维类推就是三个数字啦,就好像立体空间四维通常指的是在三维立体空间上加上时间轴,用某时间点上的三维数字标志位置状态,我们应该是在四维空间中的五维就是动态的空间叫“速度自”六维是因动产生摩擦而生“温度”七维是因温度产生热至爆炸而生“电”科学家们认为,三维空间模型已经是非现实的,现在宇宙学家将时间看作第四维,而第五维指的是能zd量无界限。根据科学家的假设,宇宙是平坦的,而这就有可能作时光旅行
四维空间是一个时空的概念。简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。根据爱因斯坦相对论所说:我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。由于我们在地球上所感觉到的时间很慢,所以不会明显的感觉到四维空间的存在,但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中,使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时,我们能对比的找到时间的变化。如果你在时速接近光速的飞船里航行,你的生命会比在地球上的人要长很多。这里有一种势场所在,物质的能量会随着速度的改变而改变。所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一的原因。解析四维空间什么是四维?现在的说法是三维空间加上时间这一维,构成所谓的四维空间。然而,这种说法是一击即破的。为什么?我们可以从二维来考虑。一个二维生物(如果有的话),他们考虑所谓的三维空间绝对和我们所认识的三维空间不同——它们会把时间作为第三维,因为他们无法感受这一维的存在。
同样,我们现在也走进了这个误区,把时间算做第四维。可能四维生物看到我们在宣扬这种思想时,也在为我们叹息。那么时间算不算一维?在我看来,时间应该算是一维,即在多维生物本身的维度之外再加一维,构成新的N+1维空间,而且这样也有助于帮我们解决一些问题,也可以使我们对比三维维度更高的空间加深认识。有一个更新的构想,即所有的维度都是由时间构成,没有时间,就没有空间,包括最基本的一维空间。这应该好理解,因为没有时间,空间本身的存在就没有任何意义,因为时空本身就是不能分割的整体。那么,为什么一种时间可以形成不同的维度空间?这里,我们可以把时间看成是一种可以分解的常量。时间可以分解,这一句话理解起来可能有点困难。但是,只要想通了道理也是很简单的。要明白这个道理,首先必须了解两点。第一是时空的不可分性,这一点估计大家都明白,离开了空间谈时间,或者离开了时间谈空间,都是毫无意义的。第二点是时间的多样性,这一点了解起来可能有一点麻烦。在日常生活中,我们接触到的都是时间的合成体,也就是各个分时间有机结合形成的一个总的时间体系。可能你们会觉得我是在狡辩,其实不是。只要你们换一个角度去想,一个结果,可能是几个不同的原因形成的。就拿运动来说,我们观察到的一般都是几个不同运动产生的一种运动的结合体,即合运动。
关于时间,我们也可以这样去想。我们看到的时间结合体,可以是由物体运动的时间,历史时间(即经历时间)和其他的一些时间构成。而运动时间,我们又可以看成由上下运动的时间,左右运动的时间和前后运动的时间。当然,划分方法是多样的,这就构成了时间的多样性,至于如何去划分,这就要由不同的情况而定。一部分时间对应一段空间。在这个不完整的空间里,时间起到了决定性的作用。我们之所以是三维生物,是以为这个维度的空间里只存在三维的时间。时间的不完整决定了空间的不完整。我们不能认识其他维度的空间,是因为我们不具备在那个空间里面运动的时间。时间的多样性决定的空间的多样性。同时,因为时间的不同分解方式,注定了我们的三维空间也是相对的,它可以被命名为一维,二维,甚至是任意维——完全取决于不同的分解方式。时间是决定维度的关键,同时,它也是决定低维物体高维存在方式的关键。
让我们看看科学上的说法:低维是空间上的缺陷,它们不具备在高维世界内运动的空间。关于这一点,有一个疑问,那就是我们怎么可以发现这个缺陷。我们认为的低维不存在某一个空间长度,是因为我们无法确定它有那一个长度,也就是我们现在用最好的设备也无法观察到那一个长度差。那么,将来呢?我们现在无法认证,可能将来会有人证明那个低维物体确实属于高维。因此,低维与高维并不存在所谓的空间差。那么,我们如何区别高维与低维?很简单,用时间。用时间去解释任何一个维度空间,我们也可以认为,低维之所以比高维低级,是因为它们存在时间上的缺陷,它们无法在时间范畴内感受高维的存在。所以,我们要去了解低维或者高维,先要知道它们存在的时间范围。高维与低维之间可以实现转化,道理是很简单的,只要加入或者去掉一个时间单位就可以了。然而说起来很容易,做起来却很复杂,我们对时间的概念都是如此模糊,要想在空间范围类实现时间的转化就更困难。对四维空间,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少。有一位专家曾打过一个比方:让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念。假如要将一个二维扁片人关起来,只需要用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈。现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”。我们只需从第三个方向(即从表示高度的那跟轴的方向),将二维人从圈中取出,再放回二维空间的其他地方即可。对我们这些三维人而言,四维空间的情况就与上述解释十分类似。如果我们能克服四维空间,那么,在瞬间跨越三维空间的距离也不是不可能。
有温度的教育有态度的授业我是金超,希望我的回答能给你带来帮助!
世界上真的存在四维空间吗?
至少就目前而言,四维空间只限于数学理论中,没有任何证据表明它是现实存在的,因此人类也无法理解它是怎样的形态。
首先我们必须将“四维空间”跟“四维时空”区分开来。
三维空间轴加一维时间轴是相对论中的闵可夫斯基四维时空,它是在笛卡尔坐标系上增加了一个表示时间的虚拟轴t,这与四维空间不能混为一谈。
上图是四维时空的坐标系,可以看出时间轴t是完全独立于空间轴的一条单独的轴向。
现在让我们忽视掉t轴,只看表示空间的坐标,则看出它有x,y,z三个空间朝向。
也就是说三维空间是具有三个轴向的“实内积空间”;那么四维空间自然指的是有四个轴向的实内积空间,它是欧式几何中的空间概念,因此是一个标准的欧式空间。
四维时空的四个轴向是x,y,z,u,比三维空间多了一个u轴。
然而u轴的朝向无法在三维空间中绘制出来,因此四维空间具体的形态已经超出了人类的理解范围,不过在数学中它非常容易理解。
下面我们从零开始,一步一步来看:
零维空间零维空间是一个长宽为零的点,而点方程为ax+b=0(a≠0)。公式怎么解不用去管它,只需要明白公式是怎么回事就行了。
公式中的x其实就是x轴,b为常数,等号后面的0就是这个点的值。也就是说,按照数学中的表达方式,零维空间就是指过x轴的任意一个点,而这个点的数值为0。
因此在数学中,零维空间的表达式就是标准的一元一次方程ax+b=0(a≠0)。
显而易见,在x轴中可以找出无数个这样的点,换一种方式来理解,无数个0维空间沿着同一轴向延展,就会成为一条线,也就是成为了一个一维空间。
一维空间一维空间是一条宽度为零的线,而线方程为ax+by+c=0(a、b≠0)。
公式中的x仍然是x轴,跟先前的点方程比较,线方程的区别就在于先前的常数b后面增加了一个y,而常数则后移成了c。
公式中的y就是y轴。这说明什么呢?说明在公式中,b被赋予了一个轴向y,它不再是一个点,而是一条线了。
因此在数学中,一维空间就是指过x轴的任意一个轴向y,而y轴的宽值为0。
所以一维空间的数学表达式就是标准的二元一次方程ax+by+c=0(a、b≠0)。
二维空间二维空间是厚度为零的平面,那咱就按照上面的规律来推一下面方程应该是什么。
线方程是ax+by+c=0,按照上面的规律,我们只赋予c一个轴向z,再将常数则继续后移为d,就是面方程了。
因此面方程就是ax+by+cz+d=0(a、b、c≠0),这也正是二维空间的表达式——一个标准的三元一次方程。
由此可见,在数学中,二维空间就是指过x轴的任意两个轴向y和z。
两个轴向加起来是什么?
没错,是平面▼
我觉得,讲到这里,大家应该能自己用这个规律不断地向下推出n个维度的空间了吧?
坐标系的轴向为:x,y,z,u……n。
零维空间是:ax+b=0(a≠0);
一维空间是:ax+by+c=0(a、b≠0);
二维空间是:ax+by+cz+d=0(a、b、c≠0);
三维空间是:ax+by+cz+du+e=0(a、b、c、d≠0);
那么四维空间呢?
我们先设第五个轴向为p。
四维空间是:ax+by+cz+du+ep+f=0(a、b、c、d、e≠0)。
综上可见,通过数学来理解四维空间乃至n维空间非常容易,可是我们完全无法用直观图像去描绘它,因为z之后的所有轴向,我们都无法在坐标系中绘制出来。
例如x、y、z之外的第四个轴向u,如果我们强行绘制出来,它是这样子的▼
为什么是这样子的呢?因为必须是过x轴的三条轴向y、z、u嘛。
但我不相信谁能直观地理解这条轴向究竟是怎么回事,一个三维立方体如何才能继续延伸。
PS:以上方程只是一种数学理解方式,没有硬性规定某条方程只能表达低一级的空间。例如一个四元一次方程:ax+by+cz+du+e=0,你既可以认为它是三维空间的表达式,也可以认为它是四维空间的表达式。只不过,如果这样同级理解的话,零维空间就没有表达式了,它就是个0。四维空间和三维空间有什么不一样?
1、因为多出了一条维度,所以四维空间会比三维空间,有更大的包容力。
打个比方来说,在一个固定面积的二维平面上面,如果放满了东西,还要继续堆东西就只能往上堆了,所以三维空间比二维空间“大”。
所以说高维空间会比低维空间,能装更多的东西。
2、高维空间预示着从一个地方到另外一个地方,有更多的运动轨迹可以走。
比如,三维空间相对于二维空间,从a点到b点,会有更多的路径可以走。而且多出来的通过第三维的路径会呈指数级增长。
所以,如果一个人可以在四维空间里面行走,他就可以在我们的世界里原地消失,然后又在另一个地方瞬间出现。
3、通过四维空间,可以将三维空间折叠,实现时空穿梭。
就像一张纸上的两个点,可以通过对折纸张而重合。所有的虫洞理论都可以通过四维空间来实现。
怎么才能进入四维空间?
四维空间是指具有四个独立坐标轴的空间,可以用数学和物理学来描述。但是,我们无法通过肉眼或任何设备直接观察四维空间。即便在科学技术高度发达的现代,我们也只能通过借助于数学模型和计算机模拟等方式来理解四维空间。因此,普通人无法进入四维空间。只有在数学、物理学等领域,研究四维空间时,才会用到相关的概念和模型,从而理解和掌握四维世界的规律和特性。总之,普通人无法真正进入四维空间,只能通过人类的智慧和科技手段来了解和探索这_