一維二維三維都是空間,為什麼第四維會變成時間?

2020-11-19 星辰大海路上的種花家

對於三維空間大家肯定不會搞錯，因為我們本身就生活在三維空間中，無論什麼物體它都會有長寬高三個尺寸，當然我們買房子或者量地皮都會用到一個只有長寬的平方米概念，其實它仍然是建立在三維尺寸上的，這個高度很多時候就約定俗成的省略了！

但低於四維的理解就有些分化，比如有些朋友認為四維是三維上額外增加了一個維度，而時間是獨立於這些維度以外的！但也有另一個理論認為三維空間加上時間就成了四維，這兩種觀點差異非常大，但都是四維空間，大家都傻傻分不清了！

關於歐幾裡德空間

其實歐式空間到三維為止都挺容易理解的，因為歐式空間是構成我們世界觀的基礎長寬高的刪減和延伸，比如可以用如下擴展圖來表示：

從零維到四維

從我們熟悉的三維空間出發，刪去高度就成了二維，扇區長或者寬就成一維，最後刪去長度就成了零維，而三維往上增加一維就成了四維，似乎很簡單，但怎麼加，加在哪裡？這成了個大問題！當然這難不倒我們，我們從最簡單的思維開始往上理解：

無數零維的點相加，就成了一維的線！

無數一維的線相加，就成了二維的面！

無數二維的面疊加，就成了三維立體！

四維??????

無數三維立體疊加，就成了四維超體！

二維的面是三維空間無數切片中的一片，對於二維我們一覽無遺，假如在二維空間上還能存在生物的話，我們對它們的操作完全是超脫於理解的，因為它們的生活範圍僅限於那個沒有厚度的平面，而三維空間中的人類則可以從三維這個額外的維度進入二維平面後離開，再出現在二維平面，這是什麼操作？當然是神跡啦，因為二維生命會看到某個物體在二維空間中消失，然後突然出現在另一個位置，這不是神跡嗎？

那麼三維呢？按此理解，三維空間只是四維立方體的無數切片中的一個，就先三維對二維的神跡操作一樣，四維對於三維的操作也是超出我們理解之外的，比如再堅固的保險箱或者監獄，甚至地下核爆掩體，對於我們三維空間中生活的人類來說，那幾乎是堅不可摧的，但對於四維，因為他們可以從額外的維度中進入這些區域，並且將物體取走而不需要走三維中長寬高組成的任何一條路徑！

可怕嗎？

如果真的存在四維空間，且能夠在裡面生活的生物的話，那將是一件非常可怕的事，但更可怕的是如果這個物種是《環太平洋》中的怪獸的話，那就是末日，因為《環太平洋》中知道它們從太平洋底某個區域爬出來，但現實中我們根本不知道它們會從哪裡來，也不知道它們會從哪裡消失，所以相比之下，我們寧願高維度生活的是一群以觀察我們為樂的超級文明！

五維空間呢？以此類推，對於歐式高維空間，這是沒有限度的，只是我們的腦袋夠不夠用而已，因為到四維已經都是線條了，五維就全是線條，六維或者七維那就是一個毛線球！

關於閔可夫斯基空間

很多朋友可能不太了解閔可夫斯基的四維空間描述方式，但相信各位肯定看到過愛因斯坦狹義相對論中關於光錐的描述，這個有三維空間坐標加上一維時間軸構成的四維空間，跟歐式四維空間差距很大，但事實上比四維空間要好理解得多！

光錐

《三體》中有一句描述我們無奈現狀的經典語句「光錐之內是命運」，以你為坐標，畫個在這個時間內光速可以到達的區域，超過此區域，任何事件都與你無關，除非時間走到那個光速可以到達你的區域，這就是你的命運，這就是光速屏障，不只是速度，還有我們對於是時空理解的局限。

簡單的說比如太陽即使現在熄滅也和我們無關，因為這個事件會光的速與我們產生關係，但這需要時間，它大概需要在8.33分鐘之後才能進入我們的光錐之內，我們才能獲知到太陽熄滅這個事實！但在科幻小說或者科幻片中的四維空間描述，卻不是這樣，因為在這個時間軸上，可以前移也可以後退，簡單的說閔可夫斯基空間中的時間軸將成為長寬高一樣的物理尺度。

比如《星際穿越》中馬修·麥康納飾演的庫珀掉入了卡岡圖雅黑洞，但在這個黑洞的奇點處卻是一個閔可夫斯基的四維時空，無巧不成書的是它的投影正在庫伯家的書房，庫伯可以在這條時間軸上上下移動，看到這個房間的過去和未來，對於庫伯來說，這個房間就像一本書一樣，可以翻到任何時候去觀看，但卻無法幹涉這個空間，所幸的是上帝關上了所有門和窗的同時，留了引力幹涉一條縫，使得庫伯可以像鬼魂一樣引起那個房間的各種動靜。

這就是墨菲很少呆在書房的原因，因為書房鬧鬼，但最終庫伯在大火燒了他們家房子之前將關鍵信息傳遞給了墨菲，得以解出引力場方程，將大批人類克服引力送上土星軌道上建造好的巨型空間站！有朋友認為這個庫伯所在的空間是一個五維空間，但其實就是一個閔可夫斯基空間而已！

關於弦理論的二十六維空間

當然在這些四維空間的描述中，無疑弦理論也是一個，最早期的弦理論要求時空是二十六維的，當然這個維度實在有點多，但在1971年時施瓦茨和雷蒙等人合作，將超對稱」的思想引入了弦理論，把原來需要26維的弦論簡化到只需要10維！從二十六維弦理論降到只有十維的超弦理論！

超弦理論認為，任何粒子都不是一個基本粒子所謂的點，而是開放或者閉合的一條弦，當它們以不同方式振動時就成了我們所熟悉的各種粒子，比如光子電子甚至引力子！所以我們生活在一個十維時空中，不過有6個維度是蜷縮起來的！另外四個維度就是我們的三維空間加上一維時間！

而我們所謂的那個基本粒子，就是一個蜷縮了六維空間的「球」！

超弦理論中的四維空間，應該就是閔可夫斯基中時間為一維的空間，但這個時間維度是單向的，我們無法移動，只能隨著時間的流逝而逐漸發生！而在歐式空間中時間，則無論在哪個維度來看時間都是獨立存在的，它不屬於其中一維，時間的流逝對於空間維度結構沒有關係，但對於空間存在的意義有關係！

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  • 動畫《姜子牙》可以說是:一維故事,二維動畫,三維電影
    、二維動畫、三維電影」的一次聚合呈現。《姜子牙》預告片劇照3然後是二維動畫，影片中的二維動畫部分可謂是美輪美奐、驚豔一眾雙眼，>這裡著重說是動畫（整部電影都是動畫、沒有實拍），但二維手繪出來的繪畫感更強，富有節奏與張力，單獨提取一幀作為一幅畫和一個三維模型去比，可能線條的勁道要比模型的稜角更為耐看，手工繪畫的顏色比機器渲染的材質更有藝術性，更體現「去」數位化，回歸匠藝之手。
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    不過，如果你忽然獲得了在第三個維度中活動的能力，你就可以出現在三維世界的不同切片中。你的二維感知系統和二維世界觀意識不到第三維中的運動，但是如果不同切片中的事物看起來不同，你會發現自己所處的二維切片變化了。
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    更進一步，實際上二維世界的人看到的東西都是一維的，都是線段，就好比我們三維世界的人看到的東西都是投影到視網膜的二維畫面，而不是真正的三維物體。我們可不可以這樣子來想這個問題，無數1維的線組成了一個2維的平面，無數2維的平面組成了一個3維的立體，那麼無數的3維立體會不會就組成一個4維的東西？
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  • 從一維到十維空間,讀科幻小說《三體》前燒燒腦 | 伴讀
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  • 人類如何感受到四維空間?
    我們都知道粒子間有4種基本力「萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力」，根據科學研究，萬有引力本身就可能是多維間作用的力，沒什麼問題，但是其他三種力都是在三維中起作用的，進入四維空間後，力會在第四維起作用，於是力本身就大大地減弱了。
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    比如，我們不能夠到宇宙深空之中實地研究，因此宇宙的具體情況，基本上都是一個觀測結果，而不是真正的拿出證據，這就是一個非常遺憾的事情。而且我們看到的宇宙是不是就是目前的樣子，也是一個很大的疑問，因為我們觀測的結果都是過去的事件，相差甚至百億年，所以科學家對此，也十分的謹慎。朋友們喜歡科學研究的話，希望可以加我粉絲和關注，美女小倩會給大家推出一系列的文章，希望朋友們喜歡。
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    研究表明：人類是三維空間的螞蟻？關於人類所在的三維空間，科學家是這樣解釋的。零維空間就是一個單純的點，一維空間則是無數個點構成的線，二維空間則是由無數條線所構成的一個平面，三維空間就是一個由面與面構成的立體。
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    ，它擁有一維空間的所有屬性的基礎上擁有了「長度」的概念，而「三維」也就是我們如今所處的維度中它包含了所有二維世界的所有屬性，同時它又擁有了寬、高的概念。說到四維空間，為了方便大家理解，我們首先從最基本的一維空間的概念向上推，我們在一張紙上畫出一條直線標出一個點為原點，在「直線」這個二維空間中代表一維的「點」可以通過它距離原點的遠近來形容，這條線上的所有數字都可以用一個數字來形容，理解這點之後我們在這條線的原點上畫出一條垂直於它的直線，把它變成我們熟知的「直角坐標系」
  • 如果宇宙變成二維世界,會變成什麼樣子?科學家給出答案
    很多科學家相信，宇宙是一個多個維度的空間。而人類就生活在三維世界中，而這是低級生物最基本的一個維度。再往上的話，便是人類一直都非常想要看一看的四維世界。按照科學家們的推測，宇宙至少有11個維度存在，而我們一直尋找卻毫無線索的外星人，或許就生活在高維世界之中。
  • 為什麼把整個大海的水都倒進去,也裝不滿克萊因瓶?
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    很多科學家們對於維度空間的理解也都是很局限的。科學家們認為，人類所謂的空間，可能會分為11個層次，從一維空間到11維空間都是不等的。人類目前是處在三維空間之中。一個立體的空間形式，但是四維空間又是什麼樣子的呢？科學家們表示，那空間可能就是在人類所生存的三維空間之中加入了時間的概念，就和《盜夢空間》中所表示的夢境一樣。
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    四維是一個空間方向，這個變形只是因為第四維度裡的近大遠小的問題超立方體的圖，只是一個投影，失真很多，所以我們看不懂。但是，我們以二維人的身份來看一下立方體在二維的投影吧大的裡面有小的，根本原因不是別的，而是因為近大遠小那為什麼超立方體裡的小正方形會變成大的呢，過一會又變小呢？其實，這個超立方體一直在轉動罷了遠的轉到近的，變大，進的轉到遠的，變小。。。我們的立方體如果轉動一下，裡面的小投影不也會變大嗎？