虽然我们无法直接想象四维以上的空间,但通过数学工具和抽象概念,我们可以在理论上推广并研究这样的空间。在物理学中,四维时空的理论为我们提供了对宇宙的深入理解,而在数学领域,高维空间的研究则对于解决某些复杂问题非常重要。
理解四维以上的空间可以通过一些比喻和数学概念来进行。首先,我们生活在三维空间中,可以通过长度、宽度和高度来描述物体的位置。但是,当我们将时间作为第四个维度考虑时,我们进入了四维空间,称为时空。这是由爱因斯坦的相对论理论提出的。
在四维时空中,我们可以将物体的位置描述为其在三维空间中的坐标以及在时间轴上的坐标。类似于在二维平面上移动物体需要一个位置坐标(x, y),在四维时空中,我们需要(x, y, z, t)来完整地描述物体的位置。
理解四维以上的空间可以使用数学上的概念来帮助。一种方法是通过线性代数中的向量空间的概念来进行推广。在三维空间中,向量由三个分量表示,而在四维空间中,向量则有四个分量。这四个分量可以用来表示物体在时空中的位置。
另一种方法是使用微积分中的多元函数概念。在三维空间中,我们可以用函数f(x, y, z)来描述一个点上的值。在四维空间中,我们可以用函数f(x, y, z, t)来描述一个时刻的值。这种推广可以帮助我们理解四维及以上空间中的变化和物体的演化。
我没有爱因斯坦的大脑,也没有空间物理学家们的系统认识,只能在这里利用感人的画工开一下脑洞,不到之处,还望海涵!!
一、空间维度
维度是探索和认知空间和宇宙的一种概念。简单来说,0维是一个没有大小的点;1维是没有宽度的直线;2维是没有厚度的平面;3维是一个长、宽、高均没有“界限”的立体空间。
二、各个维度内的“生物”
0维只是个概念,不谈。一维中的生物可以是一个点,也可以是一个线段(如图2)。它们只能沿着直线前进或后退,它们眼中的其它生物(点或者线段)都是一个点。因此,一维世界“生物”眼中的其它生物都是0维的。
二维中的“生物”可以是一个点、一条线段或一个平面几何体(如图3)。它们的运动多了一个自由度,既可以前进/后退,也可以左右运动。它们眼中的其它生物(点、线段、平面几何体)可能是一个点,也可能是一条线段。因此,二维世界“生物”眼中的其它生物是0维或者1维的。
综上可知,生活在一维的“生物”,看到的其它“生物”都是0维的;生活中二维中都“生物”,看到的其它“生物”是0维或一维的,即使自己是二维“生物”。总结而言,生活在N维的“生物”,眼中的世界会发生“降维”,看到的最高维度的“生物”是N-1维的。
细思极恐的事情来了,我们人类眼中看到的世界是三维的,有长、有宽、有高。那么,根据上述推论,其实我们所处的世界至少是四维的???
更细思极恐的是,一个N维空间是可以存在N维生物的,那么,其实我们人类是四维生物??
三、另一个维度在哪?
如果我们的世界真的是四维空间,那么另一个维度到底是什么?有人说的时间。但时间作为一个维度,有其狭隘性:
Ø 其它三个维度都是“双向”的,可上可下、可前可后、可左可右。但时间至少目前来看,是单向的。“往者不可谏、来者犹可追”;相比其它三个维度,时间维就显得太过特殊了;
Ø “时间”到底是人定义的一个概念还是宇宙本来就存在的,本身就存在疑惑。
因此,我个人不太赞同“时间”作为第四维。那么第四维是什么呢?这里再从低维度说起。
聚点成线、聚线成面、聚面成体,在三维以内的空间,符合以下规律:N维空间是由无数个平行的N-1维空间构成。那么简单推理的话,四维空间是由无数个平行的三维空间组成。而这无数个三维空间是如何有机的构成四维空间的呢?我能想到最合理的办法就是——虫洞。
1、为什么要“升维”
“升维”即由N维升级为N+1维。比如一个一维“生物”——线段。在一维的世界了,看到的其他“生物”都是点,那么自然会认为自己也是一个点。但当它因某种原因,突破一维,进入二维空间,就会意识到自己有可能是“线段”,通过跟二维世界的其它“生物”交流,最终才能明确自己确实是一维生物,而不是0维。因此,只有跳出束缚自己的维度才能真正的认识自己。所以,需要“升维”。
事实上,即使一个高纬度的“生物”,被约束在低维度中,也会“错看”自己。比如,一个三维的“生物”,在一维中,表现的照样是个点,在二维中被看到的仍然是一条线。
2、“虫洞”是怎么形成的
“升维”,首先要有平行宇宙的概念。图4是两个平行的一维世界。a、b两“生物”生存在各自的维度中。某种原因,在两个平行世界中,形成了一个通道AB,生物a、b经由通道可进入对方的世界。如果这样的通道很多,而且稳定,那么a、b生物就由一维宇宙跃升进二维宇宙了。这样的通道可以称其为“虫洞”(事实上,虫洞的概念复杂的多)。“虫洞”虽然名为“洞”,实际在不同的维度中,表现的却不同。在一维空间中,虫洞是线;二维空间,虫洞是面;三维空间,虫洞是一个立体球。
虫洞的形成,是由空间扭曲形成的。空间扭曲,导致和相邻平行空间形成焦点,本空间和相邻空间之间均产生“奇点”,是为虫洞。
四、四维如何描述
脑洞大开之后,私以为四维空间是无数个三维空间的集合,各个三维空间之间因空间扭曲而形成“虫洞”,是的各个三维空间有机联系到一起。形象的说,四维空间就是许多的玻璃球码放在一起,玻璃球与玻璃球之间时不时互相碰撞、交流一下。
再次总结一下本文的结论,纯属脑洞,打脸别打太狠:
1、我们人类眼中看到的世界是三维的,有长、有宽、有高。那么,根据上述推论,其实我们所处的世界至少是四维的???
2、一个N维空间是可以存在N维生物的,那么,其实我们人类是四维生物??
3、时间不是第四维;
4、四维空间就是缠绕着蜘蛛丝的一堆玻璃球。
四维空间可以有两种解释,第一种是三维时空加上一个时间维度,变成四维时空,这种说法也是对的,时间维和三维空间的一点需要结合才能成立,这就像你在哪儿,需要有个时间条件,不然无法在三维时空中对你进行定位。
如果从空间角度看,四维空间比三维多了一个维度,别小看这一个维度,是一个文明的飞跃,也是人类与其他物种的差异。如果一种只能感觉到二维世界的生物与一种可以感觉到三维空间的生物接触,那么后者肯定了解地比二维生物要多得多,甚至还有鄙视的眼光。四维空间可以按类比进行想象,我们知道二维空间是一个平面,那么三维空间就是无数个平面构成的。类推,三维空间是三个坐标轴构成的,那么四维空间是无数个三维空间。由此我们可以得出,在四维空间内,我们可以进入任何一个三维空间,也就是穿墙术。在四维空间中,进入一个三维空间就相当于在三维空间中进入一个二维平面,我们可以将一叠纸任意抽出一张,对于二维空间而言,一个平面就消失了。
由此可见,在高维空间中,不仅仅是进入任何一个下一级维度的空间,还有进入更低维度空间的能力。就像我们在三维空间中进入一维的一个点,显然我们可以做到。对于一维空间的生物而言,就觉得非常不可思议,但对于我们而言,这是轻而易举的,文明上的差距也就体现出来的。
要理解四维以上的空间,我们首先要从0维开始说起:
0维是一个没有长度、没有宽度、没有高度的点;
一维是一条没有宽度、没有高度的线;
二维是一个没有高度的平面;
三维就是有长、有宽、有高的空间,很直观,因为我们就是眼睛所见就是3维的空间。
三维以上就是人类难以初级的维度,现在的说法很多,小编提供一组说法,仅供参考:
四维就是在三维的基础上加上时间,我们可以把自身理解成一个点,时间理解成一条线,你沿着时间线从小到大从生到死,只能顺序前进,不能停止和后退,这就是四维。
四维以上又是怎样的呢?
五维,是在四维的基础上加上可能性,即你在任意时间点上做出的不同举动可以产生任意种可能性,每种可能性会产生一条新的时间线,从任意点放射出去,但任意时间点上的任意时间线都是不交叉的;
六维,是平行空间(平行空间非平行宇宙),就是使五维任意时间点上的任意时间线通过改变引力或重力使五维扭曲而相交,从而可以直接穿越到另一种可能性,而不必再回到改变决定的那个时间点重走时间线;
七维,就是把整个六维空间看作是一个点,即加入奇点,即时间开始的那个点,无数个这样的点组成的是线七维;
八维,就是在七维线上任意点会产生任意宇宙,或与我们相似,或与我们完全不同,同五维一样,这无数个宇宙的可能性是不相交的;
九维,是通过改变引力或重力使八维扭曲而使不同可能性的宇宙时间线相交,达到直接穿越平行宇宙的能力;
目前,从理论上来说维度空间有十一维,当然,这些理论都是基于宇宙大爆炸原理所得出的。
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说实话,我们更本无法理解超三维空间。只有通过禅定进入,成为现量,才能明白。有寓言二则:
乌龟和鱼的故事
很久很久以前,有一条鱼,只因一生以水为生,除水以外,其它一无所知。一天,它遇到其好友,一只刚从陆地上郊游回来的乌龟。
“你好!乌龟先生,”鱼说道,“好久不见了,你到哪去了?”
“我刚从陆地旅游回来。”乌龟说道。
“陆地!”鱼大叫了起来,“你是说陆地,什么叫陆地?没有陆地,我根本没有见过。陆地不存在。”
“你完全可以这么认为,没有人想阻挡你。但不管怎么说,我去了那儿。”乌龟心平气和地答道。
“哎呀,说话要有理智,告诉我,陆地象什么样子,都很潮湿?”
“不!不潮湿。”乌龟说道。
“那里很美观、清洁、凉爽吗?”鱼问道。
“不,那里不美观、不清洁、不凉爽。”
“那里是透明的吗?灯光可以穿过?”
“不,不透明,灯光不可以任意穿过。”
“那里很柔软,形状易变,我可以扇动我的双翅,迎头穿过?”
“不,那里并不柔软和易变,你不能在里面游泳。”
“那里象溪水一样流淌吗?”
“不,那里不象溪水一样流淌。”
“那里会掀起白沫色的波浪?”鱼又 问 ,它已经不耐烦了这么一连串的 “不”。
“不,”乌龟回答到,“我从来没有见过那里有波浪掀起。”
“你看,”鱼似胜利者的姿态得意地说道,“我早就说过,你所说的陆地是不存在的。那里不湿不凉,不明不软,不象溪流也没有波浪。那还会有什么,你不要再说了。”
“好,好,”乌龟说道,“你如果顽固地坚持陆地非有,也只好让你这么想了。但是,无论是谁,只要既知道陆地又知道水,都会把你当成一条愚蠢的鱼。”
青蛙妈妈与小蝌蚪
青蛙在生足之前,只能在水中生活。要等到长大以后,生出足来,方能到岸上去。
有一天,一只母蛙从岸滩上回来,对一群只能在水中生活的小蝌蚪说: “孩子们呀!那岸上可真舒服啊!阳光是这样的温暖,微风吹来,又是那么地凉爽!”
可是小蝌蚪们无法了解、无法体会,就吵着要母蛙解释得更清楚一些。
母蛙用尽她所能想像得到的形容词,也无法让小蝌蚪了解真正的滋味。直到小蝌蚪长大成小青蛙,自己长出脚来,一跳上岸,这才恍然大悟,原来如此 ……。
我人对于三维空间以外的多维次空间亦复如是。