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青島網(wǎng)站建設(shè)多少錢僅需500元(是否有四維的世界存在過)存在四維世界嗎,

“四維空間”(four-dimensional space)可以是一個數(shù)學(xué)(幾何學(xué)),或者物理學(xué)概念不過無論在哪個領(lǐng)域里,“維度”(dimension)指的都是事物的“參考”(的個數(shù))空間中的一條線段可以被坐標(biāo)軸上的一個點(diǎn)(數(shù)字)來確定,它的長度可以視為相應(yīng)的點(diǎn)到原點(diǎn)的距離。

比如長度為1的一條線段可以表示為x軸上的+1像這樣只有一個參考量的事物就只有一個維度(一維)不在坐標(biāo)軸上的點(diǎn)需要兩個參考量來確定,比如(1,1),它代表著x軸與y軸上,與原點(diǎn)距離為+1的兩個點(diǎn)在第一象限

內(nèi)的映射由于有兩個參考量,所以被稱為“二維”兩個維度可以確定一個幾何平面圖形,比如一個正方形在坐標(biāo)系中加入與x軸和y軸都正交的z軸后,空間就變成了立體的,也就是“三維空間”三個參考量足以確定一個立體結(jié)構(gòu),比如一個立方體,它擁有長、寬和高三個維度。

在數(shù)學(xué)(幾何學(xué))上,更高的維度,以及更高維度的幾何體都是存在的,雖然它們很難被直觀地表現(xiàn)出來所謂的“四維空間”,不過是在人們在“三維空間”的基礎(chǔ)上又增加了一個參考一個“四維超立方體”(tesseract)的旋轉(zhuǎn)動畫(gif 格式):。

https://en.wikipedia.org/wiki/Tesseract#/media/File:8-cell.gif----------另外,分享一點(diǎn)兒從紀(jì)錄片里看到的說法,根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué),“四維空間”確實(shí)是存在于現(xiàn)實(shí)的物理世界中的。

人們很熟悉上下、左右和前后的概念以日常經(jīng)驗(yàn)而言,現(xiàn)實(shí)世界里很難再找到能夠“承載”第四個維度的地方“三維”是人類憑借直覺所能夠感知的最高維度,因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)世界里的一切物體幾乎都是三維的,比如一只擁有長、寬,和高,三個基本屬性的箱子。

從遠(yuǎn)處看一根電線,由于除了長度之外,我們無法察覺到它的其它維度,因此有充分的理由稱電線是一維的。

不過,電線上的螞蟻不這么看,它們可以在電線上轉(zhuǎn)著爬所以,螞蟻眼中的電線一定高于一維,除了長度之外,還多一圈周長由此可見,更高的維度蜷縮并隱藏在空間中的每一個點(diǎn)里,只有當(dāng)觀察者的尺度足夠小時,才有能力接觸得到。

值得一提的是,很多人或許是出于誤解,把物理學(xué)上的“四維時空”,與“四維空間”的概念混為一談這個觀念應(yīng)該源于“狹義相對論”,不過是一個比較抽象的概念,更像是一種“比喻”的說法在愛因斯坦之前,人們都認(rèn)為“時間”和“空間”是兩個絕對(獨(dú)立),而且毫不相干的東西。

但后來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),光的速度是永恒的,它不會因?yàn)槠渌矬w的速度的改變而改變因此,為了維持光速不變,時間和空間就不能獨(dú)立,相反,這兩者會因?yàn)槲矬w的運(yùn)動而融合為一體,互相調(diào)整,形成一種四維的結(jié)構(gòu),被稱作“時空”(space-time)。

在“廣義相對論”中,“時空”被認(rèn)定為一種“實(shí)體”,它相當(dāng)于宇宙的框架當(dāng)一個物體運(yùn)動時,就不免會牽動“時空”,時間和空間就必須同時且相對地做出調(diào)整,以保證在任何觀察者的眼里,光速永遠(yuǎn)不變這樣,三維的空間,再加上一維的時間,就是所謂的“四維時空”。

上面的圖片把“時空”形象化了,也就是,在三維空間中的每一個點(diǎn)上,都有一個獨(dú)立的“一維時間”(3+1=4)由于自身的尺度局限,人類無法直觀地體驗(yàn)到現(xiàn)實(shí)世界里的更高維度空間不過現(xiàn)在,一些比較前衛(wèi)的物理理論可以提供給我們一些遠(yuǎn)見。

比如,“弦理論”(string theory),認(rèn)為一切物質(zhì)的基礎(chǔ),也就是最小的單位個體,是一種可以振動的微小“電弧”,稱作“弦”(string)。

每個弦的振動方式都各不相同,在宏觀上,這種振動的差別,造就了宇宙萬物的多樣性,就像鋼琴的琴弦,每一根都有不同的音色弦不僅在三維世界中振動,也在更高的維度上振動弦理論預(yù)測,現(xiàn)實(shí)的物理空間其實(shí)擁有10個以上的維度。

還有,宇宙也很像一片嵌在更高維度空間中的“膜”(brane),這大概類似于電腦或手機(jī)的屏幕,讓我們可以在近似二維的平面上,看到三維的影像。

《紀(jì)念碑谷》(Monument Valley)里,用等角投影,在二維平面上表現(xiàn)出來的高維度空間圖片來源:- PBS NOVA 紀(jì)錄片《The Fabric of the Cosmos: What Is Space?》 (2011) DVD。

- 手機(jī)游戲《紀(jì)念碑谷》截圖可以參考這里:Four-dimensional space(Wikipedia 上對四維空間的解釋)。還有,知乎問題:為什么人類想象不出四維的空間? - 物理學(xué)。