四维空间其实非常好理解,说到维度,我们不得不提起M理论中非常著名的十一维度理论。
咱们先说说什么零维:
零维,没有大小,没有长宽高,没有维度,它是宇宙空间中的一个坐标点。它什么也没有,空间、时间通通不存在,这就是零维度
接下来是一维:
既然已经有了零维(一个坐标点)那就再在一个平面上画一个点,然后两点连在一起形成一条线段,一维就出来了,但是它只有长,没有宽度和深度。
接下来是二维:
既然一维是一条线段,那我们再画一条线段相交或者相切在一起,就形成了我们熟知的二维平面,
二维空间里,有长度有宽度但没有深度,这就是二维空间。就好比我们在纸上画画,所出来的人物还有建筑或者是风景,这些都是二维空间。
就如同2维生物看一个球体,他们看到的只是球体的一个截面。
接下来是三维空间:
三维空间就非常好理解了,我们生活的空间就是三维空间,长宽高(XYZ)三个空间坐标系。
但是,我要用另一种方法来表达三维空间,只有这样,才可以向更高维度推进。
现在我们有一张报纸,上面有一只蚂蚁。我们就姑且把蚂蚁君看作是“二维生物”,我在二维的纸面上移动。如果要让他从纸的一边爬到另一边,则蚂蚁君需要走过整个纸张。但是我们把这张纸卷起来呢?成为一个圆柱,一个三维空间里的物体;这时蚂蚁君只需要走过接缝的位置,就到达了目的地。(对了!就是传说中的虫洞)换句话说,把二维空间弯曲,就得到了三维空间,我们就可以这样来表达。
接下来重点讲解四维空间:
四维比三维多一维的是什么?(XYZ?) 没错,多一维的就是T 时间。
想象一下,把一分钟前的自己和现在的自己看成2个点,然后把这两个点连在一起,他就是四维的线。但是作为三维中的我们是看不到一分钟以前的自己,我们只看到的是四维空间中的一个截面,就好像2维生物看3维球体看到的一个圆。
好了四维空间讲完了,你们大概有了解一些了吧
如果说四维空间是三维空间加上一个时间构成的四维时空,这么理解是不准确的。三维空间长、宽和高的计量单位和时间的计量单是不一样的,所以,它们组合起来不是真正意义上的四维空间,这被称为闵可夫斯基时空。四维空间所有维度的计量单位应该都是长度单位。
如果存在四维空间,我们应该是不能看见的,因为光子不能在四维空间中通行。
要理解四维空间,可以从数学上入手:
一维空间为一条线,一维空间的坐标点可以用(x)表示。
二维空间可以过一个点做两条相互垂直的直线,二维的坐标为(xy),两点间的距离可以用勾股定理计算:s²=x²+y²
三维空间可以过一个点做三条相互垂直的直线(xyz),可以得到勾股定理在三维空间上的拓展:s²=x²+y²+z²
四维空间可以过一个点做四条相互垂直的直线(xyzw),同上可得s²=x²+y²+z²+w²
通过上面的描述,我们可以得到下面的图形:
图:一维空间到五维空间
要理解四维空间的生物,我们从低我们一维的二维空间开始入手,如果二维空间的生物想将宝物放进一个保险柜,这个保险柜只要是个二维的正方形(x,y)就可以了。但是做为三维空间的我们,可以从第三个纬度(z)进入这个保险柜拿到宝物。作为四维空间的生物也可以从另外一个纬度(w)进入我们的保险柜拿到宝物。
多维空间是不是确实存在,目前不得而知。 但超弦理论认为空间是11维的,世界万物都是由弦构成,虽然现在科学家证明不了它是正确的,但这个理论已经可以解释一些现象了,但还不完善。它是最接近科学家们梦寐以求的“万有理论”的一个理论。
图:一颗钻石在不同层级的构成
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