虛擬還是現實——四維空間

四維空間的概述為「一個時間的概念」，看上去可望不可及，與我們的接觸似乎只存在於科幻小說中，但如果四維空間已經被證實了，距離我們並不遙遠呢？

沒錯，已經有相當數量的科學家宣稱自己已經證明了四維空間的存在，至於是真是假，是博取名頭的噱頭還是有理有據的推理，那就要看我們的判斷了。

德國科學家伯恩哈德·黎曼，曾於1850年左右發表過一篇在當時極具有前瞻性的文章《論幾何基礎假說》。

我們人類生活在三維的空間裡，所謂的三維空間就是我們日常生活中可指由長、寬、高三個維度所構成的空間，是我們看得見感受得到的空間，但隨著社會的發展，在十九世紀，他證實四維空間是真實存在的。

他曾在數學分析和微分幾何上做出了不小貢獻，甚至給愛因斯坦的「廣義相對論」提供了數學基礎。他研究的微分幾何，並在此基礎上建立了黎曼空間概念，包含把歐式幾何、菲歐幾何納入自己的體系中，從而證明了四維空間是真實存在的。與三維空間不同，四維空間指的是標準歐幾裡的空間，可以拓展到n維。這在數學公式推理推導中很容易實現，但現實很難對應和想像。

而四維空間在三維空間的基礎上加上了一個時間維度，聯繫值是速度，與x，y，z的性質相同。然而，四維空間並不是標準的歐幾裡得空間，因為時間的本質，是用來描述物體運動的快慢。不過，人類目前無法適應四維空間。人的眼睛能看到二維，二維生物看對方只有一條線，人的眼睛看到的是兩個二維的投影，經大腦處理形成的一個整體視覺。人類作為三維物體，可以理解四維空間，但無法認識以及存在於其中。

不過有人設想，如果人們有一天真的能闖入四維世界，那麼第一件事要做的就是適應那裡的規則，畢竟四維跟三維千差萬別，其想像空間無限大，甚至有科學家認為在四維空間的人將不再受限於過去、現在跟未來，因為那裡的全部事物都已經同步了。故此，人在那裡掌握了訣竅後，能翻閱任何事物的過去、現在跟未來，就像翻書一樣。

甚至在進入後可以直接看到人的一生，能像看回放一樣看一個人的過去跟心中所想。還有人或許能在四維空間獲得一些所謂的「法術」，像穿越物體，瞬間移動到千裡之外。當然這一切也只是數學家們的猜想。目前的四維空間的概念也能用研究幾何的方法來探究，有的學者用代數方式解答了幾何概念，因此可以用研究幾何的方法去證實四維空間以及N維空間。

在當時，人們對於近代物理的認知都非常模糊，何況是四維空間這一在今天都沒有解決的問題？這篇文章極大的開拓了當時科學家的思考範圍，當然，這對於當時的科學家而言可能並不是一件好事，因為對於我們所處的三維世界的研究，在當時都在艱難的進行中，而跳脫出三維的視野，去研究更高維度的空間，無疑是挑戰性十足。

但我們永遠都無法低估人類的創造力，隨著科技的發展，四維模型的框架逐漸完善，現如今，已經有了一套關於四維空間的相對完善理論。其中最重要的，就是「多維度空間」理論，在該理論當中，我們的宇宙被劃成十一個維度的空間，而人類，處於在低維度當中。正如動畫中的人無法感知到人類的存在，人類也無法觀察更高維度。

這種設定是不是很眼熟呢？假設更高維度存在生物，他們如何看待我們？

正如我們可以瞬間撕裂紙張上的小人，如果高緯度生物存在，他們殺死我們也應當十分簡單，對於我們來說，他們（或者應當稱之為祂們）是猶如克蘇魯神話當中時空支配者一般，是全知全能的。我們無法想像他們的樣貌、生活方式，但他們最有可能的存在方式是沒有實體的，因為凡是有實體就會受到時間、空間的限制，而四維空間中理論上是不存在這些的。

有人推測四維空間以量子態存在，因此能夠跳脫時空的限制。這個觀點正確與否自然是我們無法印證的，如果按著這條思路走下去，那麼人類進入四維空間，必將會拋卻了自己的肉體甚至是思想，成為量子態漂浮在宇宙之中，這樣確實是實現了永生，但又有多少人會願意呢。

在電影《星際穿越》中，男主意外闖入了五維空間中，他只能在一個暗無天日的空間中眼睜睜的看著日夜思念自己的女兒漸漸長大，卻難以與她相見。當然，我們也可以做出一些樂觀的猜想。

比如現如今很多網絡小說中使用的設定——人類的思維進入虛擬空間，在那個空間之中，可以藉助計算機實現「全知全能」，並且也做到了超脫時空，如果那一天真的到來，我們對於四維空間的認知肯定能夠更近一步。現在很多影視中的人物在突破「次元壁」，與現實中的人互動，我們也渴望著能夠突破極限，與我們未曾接觸過的存在會面。

說了這麼多，其實都是我們想像之中的四維空間，而我們現如今真正研究的方向，可能與我們所想像的有所不同。

涉及到四維空間最多的學科是數學，就像我們學習一維的點、二維的線和面是在數學書中一樣。雖然大部分的數學教科書不會包含有關四維的內容，但在數學上研究四維空間卻是由來已久，並且有著諸多理論。

最早的時候，達朗貝爾在《百科全書》關於維數的條目中提議把時間想像為第四維。現在的理論中，思維與時間有關聯性，但並不等同於時間或空間。

麥比烏斯在後來的《重心的計算》中畢竟簡明的提示出了四維空間的特點，即在四維空間中，三維的物體是可以重迭的。但是他後來又自行推翻了此說法，他覺得迭合的三維物體實在太難以想像，所以四維空間並不存在。

直到後來，數學這一學科擺脫了現實世界的束縛，走向了理論研究的階段，四維空間的研究才取得了進展。1844年格拉斯曼在四元素的啟發下，作了更大的推廣，發表《線性擴張》，1862年又將其修訂為《擴張論》。他第一次涉及一般的n維幾何的概念，他在1848年的一篇文章中說：「我的擴張的演算建立了空間理論的抽象基礎，即它脫離了一切空間的直觀，成為一個純粹的數學的科學，只是在對（物理）空間作特殊應用時才構成幾何學。」但在當時，為此爭吵的科學家並不在少數。直到5年之後，這個理論才逐漸被數學界所接受。

四維空間的理論的存在無疑使人類對於宇宙有了更多元的理解，在文化、科技爭相迸發出璀璨光芒的現在，四維空間給人類帶來的不僅僅是多於想像的滿足，更是對廣袤未來的嚮往。

人類作為智慧生物，對於未知世界的渴求和探索一刻也未曾停止，雖然在茫茫宇宙之中，人類可能連一粒沙粒都算不上，但只要對於未來、對於未知的無限渴求的心存在，人類總有一天尋得宇宙的奧秘，一覽這個美麗神秘世界的全貌。