四维空间是啥样的 四维空间有什么区别?

网友提问:

四维空间到底是什么样的呢?

优质回答:

零维是一个点,一维是一条线,二维是一个平面,三维是一个立方体,四维是什么呢?

这个问题的答案是不知道的。准确来说,我们可以通过类比二维和三维,推算想象三维和四维之间的联系,来揣测所谓的四维空间长什么样,但真实的四维空间是什么样,我们不得而知的。

四维空间和闵可夫斯基的四维时空有这本质的区别,四维时空的第四条维度就是时间,而四维空间的第四条维度仍然是空间维度。

我们能理解一个四维时空,因为我们本身就生活在这样的世界,但我们是没办法准确认识四维空间的,这是我们生活在三维空间的限制。

上图的前四个图都好理解,第五个图,也就是所谓的超体,我们很多人对四维空间的认知也就停留在这个数学概念图上。

它呈现给我们看到的,类似一个正方体里包裹着一个小正方体,它们的顶点对应连接,它画在这里实有些不妥。

前面四个图都是对应维度的呈现,但超体并不是四维空间的呈现,而只是它在三维空间的投影。因此我们看着这个图难免有些困惑,这怎么看哪像四维了?

所谓的投影就像你拿一把菜刀去切它得到的“切面”的样子,这里的“切面”描述的不是那么恰当,但请你发挥你的想象。三维切出来就是一个平面,二维切出来就是一条直线,一维切出来就是一个点。而四维,切出来就是上图的第五个图。

想象不出四维,千万别怀疑自己智力有问题。作为一种智慧生物,我们人类没有哪个能想象四维空间的样子,所以并不是你没法想象四维空间长什么样,而是真的不能想象。

类似的四维表示还有很多,但都只是它在三维空间的投影,比如著名的克莱因瓶

我们看到的克莱因瓶,也只是一个三维的投影——可以观察到,克莱因瓶的红色圆圈那部分杯体,它是接触的。但实际的四维空间里,它不是接触的。

总之,那条额外的维度,第四维空间,你是没法想象的,只能类比构图,知道一个四维物体在三维空间的样子,而没法知道它在四维空间的样子。

补:我以前3D打印的克莱因瓶镂空结构。

欢迎留言评论,留下你的看法。

其他网友回答

对于四维空间的描述,目前很多人都认同的一个观点是,四维空间就是在三维空间的基础上再增加一个维度(不是时间),类似于长宽高那样的维度!

用数学语言描述就是,在一个点上有四条互相垂直的直线组成的空间就是四维空间,也可以用这种方式描述N维空间(就是N条直线互相垂直)!

虽然很容易描述,但却非常难理解,一个点上有三天互相垂直的直线,也就是三维空间(我们所在的空间)这很好理解,但如何再加上一条垂直的直线呢?

很多人用所谓的“超体”来描述四维空间,认为三维空间就是四维空间的投影,这与上面解释四维空间的方式一样,同样是说起来容易理解起来难!

虽然我不知道是否真的有人理解四维空间,但任何宣称自己理解四维空间的人理解的都不会是真正的四维空间,因为四维空间很可能很可能不存在!

事实上,不要说四维空间了,如何肯定二维空间和一维空间就一定存在呢?

二维是一个面?一维是一条线?抱歉,那只是数学概念上的二维和一维,而数学并不等同于现实,它还是人类理解宇宙和现实的手段!

所以,存在这么一种可能,宇宙只存在时间和空间两个维度,也就是所谓的“时空”!

当然,即使真的存在所谓的“四维空间”,无论如何我们是很难理解的,正如二维生命(假设存在)无法理解我们的三维空间一样!在我们眼里,二维生命应该很容易想象到三维空间的样子,那是因为我们现在我们自己的立场和角度来看待二维生命。就如同四维生命(假设存在)想象我们一样:人类怎么这么“笨”,四维空间如此简单都想象不到?

其他网友回答

目前阶段人们所说的四维空间,是看不见摸不着的物质与物质,意识与意识的一种特殊的较量,只能在脑子里瞎转悠瞎琢磨的思想意识形态!

其他网友回答

我经常看的这些小说电影都讲,有四维空间空间的存在。老师又讲过点动成线,线动成面,面动成体。我是这样觉得既然大多数科学家都觉的蚂蚁是三维空间生物,看见的都是二维空间。而人类在蚂蚁面前是多么庞大,所以我们在求证四维空间时,会不会就像人看蚂蚁一样。四维空间可能掌握了时间也许他们就是我们所说的上帝(神之类)。

其他网友回答

相信我们都很熟悉三维空间的维度的概念。 零维就是一个“点”。

一维就是线,由一个点朝一个方向运动变化而成。

二维就是面, 由一条线朝一个方向运动变化而成。

三维就是体,体就是物体,即三维空间。

那第四维呢?四维一般都会想到是空间加时间,所谓四维时空。仔细推敲其实不然。时间的本质是一种“记录度量”,是人们用来记录事物运动变化状态的先后次序,是不存在的,就像质量用“千克”这种度量来衡量一样。

当一个物体从A处运动到B处,会行成一条运动轨道。如果我们用摄像机拍下这个过程,那么,期间的过程就是一系列的影像。如下图所示。

篮色是运动的物体,红色线条就是物体的运动轨道,绿色虚拟物体是物体运动变化过程的影像。 那么这个物体运动变化的“轨道”就是它本身的“四维物象”。例如,我们看到电风扇的转动,那种连续的转动所形成的轨道就是风扇叶片的四维物象。当一枚导弹发射出去,中间的过程是有特定的轨道的,当我们计算出导弹的轨道,我们就可以拦截它了。导弹的轨道就是它的四维物象。

每个物体都有其自身的运动变化轨道。

由此看来,平常说的“时光倒流”这个说法是不对的,应是“回复到某个状态”才对。

宇宙可以很渺小,也可以很浩瀚。

当我们身处某一个地方的时候,我们看不到它的全貌,只能看到其中一隅。当我们跳出地球来看地球,地球就是一个星球,我们可以360度全景无死角观察她的全貌。如果我们跳出太阳系来看太阳系,我们就可以看到太阳系的全貌,行星在围绕太阳转动,这是她们的运动轨道。以此类推,如果我们跳出我们的宇宙,我们将对我们的宇宙全貌有所认知。

正如诗人苏轼所道,横看成岭侧成峰,远近高低各不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中! 跳出去,从各个角度看事物,才知道天外有天啊!

( 原创文章)

版权声明