世界上到底有没有四维空间?
世界上有四维空间。
四维时空是构成真实世界的最低维度,我们的世界恰好是四维,至于高维真实空间,至少我们还无法感知,就如人将蚂蚁面前的一块食物拿起来,蚂蚁只当它凭空消失。
在数学上有各种多维空间,但目前为止,我们认识的物理世界只是四维,即三维空间(现实世界)加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思,只有数学意义。
扩展资料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》(统称“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、高三条轴外又加了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。
参考资料:
四维和三维的区别主要在于相差一个时间维,四维是指录像,是动态的,而三维是指,静态的。
四维彩超即四维医学彩色超声成像技术,适用于心脏、肝、胆、脾、胰腺、妇产科、外周血管、表浅器官等软组织各种疾病的检查。三维彩超是彩色超声诊断仪,其功能与普通彩色超声相同。彩色多普勒超声在妇产科的主要优势在于鉴别良恶性肿瘤,评估脐带疾病、胎儿先天性心脏病和胎盘功能。对不孕症、盆腔静脉曲张通过血流频谱观察做出诊断。在检查之后如果发现身体出现异常情况,需要及时治疗,避免病情加重。
我们每个人把内在的能量和外在的物质所组成的一种看得见的和看不见的空间,就叫三维世界。我们平时最常听到的四维世界,就是在三维的时空中再加一个时间的维度,所组合成的四维世界。
希望我的回答能让你理解这个问题。
上边说的很对,一个三维世界的人实际上是看不到四维以上的物体的,不过幸运的是我们可以通过思维去感知。
首先,每个维度里的东西是怎么样运动的?
以高维度的角度看,他们都在旋转。想象一下点的自旋,直线绕中心轴滚动,面绕着中心点旋转。
注意到了吗:关键的两个东西,一个是“中心”;
另一个是规律:点绕点,线绕线,面绕点。
然后,我们注意一下一个维度怎样变成另一个维度的:
点绕着边缘的一根线旋转轨迹变成了一个圆;
线绕着一个端点旋转扫出一个圆面;
面绕着边缘的一根线扫出一个圆柱。
注意到了吗:还是两个关键的东西,一个是“边缘”;
一个是规律:点绕线,线绕点,面绕线。
接着,根据如上规律我们来想象一下四维圆体:
首先需要肯定一下上边的规律。
按照上边的规律,三维的物体绕着中轴线旋转应该还是一个三维物体,事实上是这样的。
那么如果,它绕着一个顶点旋转,那么运动轨迹就是一个四维圆体了。你是否想象出来了呢?
实际上就是一个中心一点相连的,中心向周围体积变化的一种东西。
五维呢?
我们注意到,一根线如果绕着不和自己相连的线旋转,再在轴线垂直方向加盖平面就会得到三维的体。
同样,让三维体绕着不和自己相连的线旋转,再在轴线垂直方向加盖平面就得到五维圆体。实际就是一个有厚度的圆柱上下以面相通。
大概就是这样了。
需要说明的是,以上所说的规律,实际上是引导你思维的一种逻辑方法,并没有人严格的推导形成定理。但是,如果有一天她变成了定理,那么请记住,是我第一个提出的猜想。
补充一下,你需要的是四维立方体,我给的却是四维圆体。想象一下圆柱是怎么变为立方体的。提示:切面是二维面,切掉的是三维的一个东西。你可以想象一下。我勉强想象的出来,但却不知道如何表达,靠你了。
一、组成不同
1、三维:三维是由一维和二维组成的,二维即只存在两个方向的交错,将一个二维和一个一维叠合在一起就得到了三维。
2、四维:四维即四个维度,它是由无数个三维组成的,而三维是由无数个二维组成的。
二、特点不同
1、三维: 空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴定义,空间关系基于体进行划分,复杂性明显; 可更真实地表达客观世界; 可进行三维空间分析和操作。
2、四维:四维的每条轴都是互相垂直的。
三、用途不同
1、三维:三维动画,不受时间、空间、地点、条件、对象的限制,运用各种表现形式把复杂、抽象的节目内容、科学原理、抽象概念等用集中、简化、形象、生动的形式表现出来。
三维虚拟,简称VR技术称VR技术。应用于旅游、房地产、博物馆,地铁、机场、车站、码头等行业项目展示、宣传。
2、四维:来形容时空坐标的数目。
-三维
-四维
首先,我们需要了解什么是四维空间。四维空间就是指包括时间A和由长X宽Y高Z组成的包括三维空间在内的空间。
假如我们走在一条狭长的隧道里,我们能走出隧道的方向只有两个——前与后;而当我们在走空旷的田野里走时,我们就会有四个方向——前、后、左、右;而当我们的宇航员在太空中表演太空漫步的时候,他的方向将有六个,前、后、左、右、上、下。那么在什么地方我们能找到第七个方向和第八个方向,即第四对方向呢。当然,那只有在四维空间里才能找到。
然而,我们所生活的空间中就存在着这对方向,它们就是时间的前与后。想一想过去所发生过的和未来将要发生的,我们就会发现实际这一切存在着连贯性。
有一个现象是我长久以来所感兴趣的。就是为什么正方型有四条边,而立方体却有十二条棱,后来经过数学的学习明白了这是空间维度的差异。正方形可以存在于二维空间,而立方体不可以,它最少也得呆在三维空间里。那么会不会有什么东西不能呆在三维空间里却只能在四维及四维以上的空间里呢?
中国话里的正方里有个正字,仔细想来也就是,正方形和正方体都是方方正正的。他们在空间里是否能代表着什么呢?
经过多年的研究我认为,所有的正方都是一种空间维度的原身,从几何的角度就能说明这一点。比如它们的角相互垂直,他们的对边相互平行并且他们表示某维空间的最极端的几个方向。
既然是这样,那么它们之间一定是否会存在着联系呢?为什么一维是条直线两个端点,二维有四条边和四个顶点,三维有十二条边和八个顶点呢?这些数目难道就是孤立的、没有联系的吗?难道上帝就安排了这些数字作为空间的特征吗?
一些直觉告诉我,它们一定是有联系的,我一定得搞清楚。
再细细地去想,最简单的、能和空间的维数能直接对上号的就是在N维几何坐标系中的坐标轴的数目。因此,我便以此为突破口进行了更深层次的探密。
我在三维空间坐标系中加了一条与其他三条坐标轴方向都不同的新坐标轴——A轴。并设想A轴在这个坐标系中与其他的三条坐标轴都呈相互垂直的关系。基此构成了新的四维坐标系,这看起来似乎有些荒诞。
让我们这样想象一下,假如我们现有所能感觉到的空间只有两维。换一句话说,就是假如我们现在只是生活在只有四个方向的二维空间里,假设我们感觉不到上和下。那么,当有人提出有那么第三对方向,是不是也会让人有所吃惊呢?我们只有四个方向,而且所有的方向都是相互垂直的,那我们从哪去找那第三对方向呢?就像一只普通的小蚂蚁在平地上爬,它不曾飞过也不曾想过要飞,那么飞是否对于这只可怜的蚂蚁来说很荒诞的呢?
后来我在A轴上取了个点并假设这个点到原点的距离等于立方体的边长(1mi)。这就是后来四维方体的第一条边。然后又对三维方体的每个顶点都做出同样方向的一些平行线。经过很多次的失败,最终还是确立了几个四维超方体几何模型的待选图形。在这些待选图形中,一个真正的四维方体模型就这样新鲜出炉了。
这是一个由四组每组数目都是八的平行线段组成,和前面几维一样,这也是一个空间上呈中心对称的图形。更惊奇的发现是在三维方体中每个方向所指向的六个平面的中心变为在四维空间中指向八个立方体。这也和二维空间中四个方向分别指向四条边一样。这让我更加意识到相邻的维度间存在着一种不可分割的联系,这就是后来演变而成的“分裂理论”。
21 一、二、三维空间存在“分裂-聚合关系”
经过对此模型的研究,我认为,空间相邻维度的变换是由于空间的纵向分裂形成的。在空间形成的初期,宇宙是一个点,我们可以称之为零维空间;然后此点分裂成两个点,在这两点之间的空间被叫做直线形空间,也就是一维空间;这两个点后来又分别向第三方向(+Y)分裂,在这四个点之间的空间就呈现为一个平面,就是二维空间;二维空间的四个点分别继续向第五方向(+Z)分裂,就出现了八个极点,在这八个极点之间的空间就被称做三维空间(立方体)。以此继续推论,即高维空间是由于低维空间的极点分别分裂而形成的。那么,四维空间就一定是三维空间的八个极点分别分裂而成的;即拥有2×8个极点和2×12+8条边线。
观察这个四维的模型会发现,在任意一组平行线段的两端都连接着两个形状一模一样的三维立方体,就像在立方体的每组平行线段的两端都有一对形状一样的正方型一样,也就是说,每组平行线段都是等价的和可以互换的。
22 四维方体的基本性质及N维方体顶点、边棱计算公式
再观察,又发现,在这个模型中,每个极点均连接着四条方向不同的线段,没有一个方向是重合的。也没有一个极点所连接的四个方向和其他某极点上四个方向都一致。这说明每个极点都有自己的独立性,是不可或缺的。学过二进制的人都知道一组四个权位的二进制数字只有十六个。也就是说,十六个极点对于四维空间来说已经饱和了,也不可能会多或少一两个。反过来推理,三维空间有8个极点,是不是也是不可多也不可少呢?我们有权利和义务对已知或已经确认的观点进行怀疑。有三个权位的二进制数总共只有八个,如果这是可以怀疑的,那我们就应该去怀疑数学,因为二进制可以说是数学的根本,而数学又是宇宙的根本,那么宇宙也就将失去意义。所以我认为这是真真切切的事实。同理,二维空间有四个极点,也足以说明这个事实。一维空间有两个极点。这样,我们就会发现空间的极点数目就是二进制相应权位的数字的数目。即F=2N, 其中N是相应空间的维数, F是相应空间极点(卦限)的数目。我们可以算出相应空间极点的数目,也可以用分裂的方法算出相应空间边线的数目。当上一维空间通过分裂变化成下一维空间时,首先是上一维空间的边线数目翻倍,再加上新诞生的一组平行线的数目(和前一维空间的极点数目相同),也就是:G=B×2+2N-1,其中N为相应空间的维数,G为相应空间的边线数目,B为相应空间的前一维(N-1维)空间的边线的数目。进一步观察发现,在N维空间中,共有N组每组数目均为2N-1的平行线段。所以G又=2N-1N,即G= B×2+2N-1=2N-1N。利用这种方法还能够算出某维的侧面数目及边体及N维体(N>3,N<该空间的维数)的数目。即我们可以用一些公式推算出某一空间的极点、边线、侧面、边体……的数目。
人类可以带着身体进入四维空间,但是人类不能够在思维空间正常活动,因为人类不清楚思维空间的运行法则,空间是有可能存在叠加的,我们甚至可以说我们现在所处的空间就是四维空间,只不过我们没有办法进入四维空间真正的活动形态。
蚂蚁是二维的生物,它只存在前后左右的观念,但是蚂蚁所在的世界和我们的世界是交叉的,也就是蚂蚁的二维世界和我们的三维世界是交叉的,三维世界包含二维世界,那么理论上来说四维空间也包含三维空间,我们现在可能就处在思维空间的某一个侧面儿某一点,但是我们并不清楚思维空间的活动法则,不清楚它的活动法则,我们就没有办法以四维空间的生物的这种形态去活动,所以我们即使带着身体进去也不能做任何事情。
很多古籍中都提到的一些思想,一念通万念达,立地成佛这些观念,虽然有一些神话传说的色彩,但是古人这么写,肯定是有一些自己关于世界的认知的,翻译到现代人类对于高危空间的认知,就是人如果能够领悟更高维度的空间的秘密,人就可以以更高维度的空间生物活动的形式去活动,那么人类现在所谓的飞行,所谓的墙壁,所谓的实体都不会对更高维度的生物造成影响,因为更高维度的生物是不受到低维度空间的影响的。
关于量子研究是现在以至于未来相当长的一段时间要选这个东西,因为量子的研究关乎到人类能否进入更高维度的空间,去进入那种特殊的形态,关乎到很多生活的方方面面,比如量子通信就关系到通信安全的问题,所以量子的研究是一个大的体系,包含非常非常多的知识,我们目前可能还没有办法理解这个整个体系,只是触及到了一点边缘。
克莱因瓶
在数学领域中,克莱因瓶(Klein bottle)是指一种无定向性的平面,比如2维平面,就没有“内部”和“外部”之分。克莱因瓶最初的概念是由德国数学家菲利克斯·克莱因提出的。克莱因瓶和莫比乌斯带非常相像。克莱因瓶的结构非常简单,一个瓶子底部有一个洞,现在延长瓶子的颈部,并且扭曲地进入瓶子内部,然后和底部的洞相连接。和我们平时用来喝水的杯子不一样,这个物体没有“边”,它的表面不会终结。它也不类似于气球 ,一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面(所以说它没有内外部之分)。
数学中的克莱因瓶(Klein bottle)是一种不可定向的闭曲面,没有“内部”和“外部”之分。克莱因瓶最初的概念是由德国数学家菲利克斯·克莱因提出的。克莱因瓶和莫比乌斯带非常相像。
克莱因瓶在三维空间中只能做出“浸入”模型(允许与自身相交),比如:一个瓶子底部有一个洞,延长瓶子的颈部,并且扭曲地进入瓶子内部,然后和底部的洞相连接。和我们平时用来喝水的杯子不一样,这个物体没有“边”,它的表面不会终结,它也不类似于气球。一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面(所以说它没有内外部之分)。
“克莱因瓶”这个名字的翻译其实是有些错误的,因为最初用德语命名时候名字中“Kleinsche Fläche”是“克莱因平面”的意思。大概是误写成了“Flasche”,这个词才是瓶子的意思。不过不要紧,“瓶子”这个词用起来也非常合适。
在1882年,著名数学家菲利克斯·克莱因(Felix Klein) 发现了后来以他的名字命名的著名“瓶子”。这是一个象球面那样封闭的(也就是说没有边)曲面,但是它却只有一个面。在上我们看到,克莱因瓶的确就象是一个瓶子。但是它没有瓶底,它的瓶颈被拉长,然后似乎是穿过了瓶壁,最后瓶颈和瓶底圈连在了一起。如果瓶颈不穿过瓶壁而从另一边和瓶底圈相连的话,我们就会得到一个轮胎面(即环面)。
我们所讨论的高维空间或者低维空间,都是理论上可能存在或者说存在于数学公式中的。目前并没有发现其他维度空间存在的迹象,当然人类也很难去发现。
很多人把看作是二维空间生物,其实这就是一种误解,真正的二维空间生物应该是类似于上边中纸片人的样子。在我们的理解中二维空间是只有长宽的平面,在第三个空间维度高度上等于零,而蚂蚁并非如此它也是三维空间生物。
实际上地球上所有进化而来的生物都属于三维空间生物,即使是小到看不见的细菌病毒等也是如此,两个维度之内的生物是有着本质区别的。例如我们站在三维空间的角度去思考二维空间生物,首先来说我们对于它们来说可能类似于“神明”一样的存在,我们可以轻松地把二维生物从它们的监狱里提出来,却不破坏二维世界的围墙。我们也可以轻松地把二维生物的“心脏提取出来”,在表面上却看不到伤口。
而二维生物也有弊端,如果它们真的存在可能是不需要食物或者有其他食物摄取方式的,如果真的进食它的消化道就可能把它们的身体切成两块。
四维空间也是如此,如果存在四维空间生物它们将会比我们多出一个维度的空间,这样我们的心脏也可能被四维空间生物轻松取走不留痕迹。但实际上目前这些高维空间只是在数学公式中存在。
上个世纪弦理论的发展直到今天的M理论,经历了26维度时空到10维度时空再到今天的11维度时空理论,该理论认为宇宙是11维时空的,除了我们现在生活的三维空间加上一维时间,其他空间维度都以小于普朗克尺度的大小蜷缩在一起。该理论也是最有可能同时解释物质组成和四大基本作用力的万物理论,可以统一协调量子力学和相对论。
当然了即使存在高维空间和高维空间生物人类也是没有把法知道和了解的。
世界上到底有没有四维空间?
本文2023-11-01 15:45:21发表“古籍资讯”栏目。
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