人人都在說維度,講維度的時代,你還在尷尬?維度究竟是什麼?

2020-11-23 科學大偵探

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同學們大家好!歡迎來到科學百家講壇!

在這個科學佔領世界的時代,我們經常會發現人們提到類似「暗物質」、「放射性元素」、「細胞核」之類的專業化名詞,很多專業化術語、公式也同樣,全都讓我們像丈二和尚,摸不著頭腦。

當別人提起一些恰好他們了解,而我們不了解的名詞、術語時,我們當然免不了的尷尬。

暗物質

其中,「維度」就是最具有代表性的一個專業化名詞。而我們今天就來簡單了解一下,免得以後朋友提起來你什麼都不知道,看了這篇文章,你至少還有可聊的程度。

首先,讓我們來了解一下,維度的意義。

我們一般所說的維度,是指物理維度。物理中,維度是指獨立的時空坐標的數目(數量)。而維度有很多種,我們生活在三維世界裡,從理論上來講(注意!是從理論上來講,科學家還沒有證實,只是推斷),維度有很多種,而我們今天講一講維度的主要分類和科學家的理解。

六維空間

零維空間是一個點。它可以無限小,沒有長度。用肉眼看,你用鉛筆輕輕地在紙上戳一下,留下一個黑點,你就可以把它想像為一維空間的大致樣貌。但在三維世界裡,只要看的細緻,用光學顯微鏡(可觀測細菌)甚至電子顯微鏡(可觀測病毒甚至原子),我們都不可能發現零維的形體,總是有長度厚度。

一維空間是一條線,只有長度,可以無限延長。就是我們小學數學裡「角的度量」知識點,裡面的直線、射線和線段裡,直線的意義。如果你把一張紙當作一個平面空間,那麼你畫一條線,佔滿紙,想像它超出了一切,這個就可以大致理解為一維空間。不過它和零維空間一樣,三維世界裡表現不出來,只可以想像。

十維空間

二維空間就是一個平面,就是我們上面所說的那張紙,是由長度和寬度或者是曲面組合而成的。三維世界想像不出來,因為三維世界裡,不管多小,都有厚度。而網傳螞蟻是二維世界的生物這純碎就是無稽之談,如上,在三維世界裡,不管一個物體究竟是多麼薄,它終究是有厚度的,而二維世界沒有厚度這一說。

三維空間就是我們所生活的這個世界。三維世界就是二維世界加上厚度(高度)所得出的世界,由長、寬、高組成。這就是小學時「線、面積、體積」知識點,三維世界便是體積。

四維

四維有兩種。四維時空,是一位加上三維,是由無數個長寬高的正方體組成。四維空間,是指四個維度的空間。四維沒有內外,克萊因瓶就是一個例子,你看看它的形狀就可以知道了。所以,克萊因瓶永遠也裝不滿。感興趣的同學可以從淘寶上看,一個僅僅只有十多塊錢,是很棒的實驗器具。而四維的運動產生了五維。

了解維度到底有什麼用?我們人類生活在這個世界,而我們人類一刻也沒有停止過對世界的探索。

克萊因瓶結構圖

我們都知道,在我們這片土地之外,還有各個大洲。各個大洲大洋組成的地殼之外,還有一個星系。在這個星系之外,還有數不清的星系,我們不知道,世界到底有多大。也許真的無限大,就像圓形一樣,我們永遠找不到頂端。

世界上,人類還有很多不知道,科學家也知道這個道理,就開始瘋狂地猜測、探索。科學,就是這樣,你想不到。它勾起你的興趣,讓你興奮。

科學,是那麼奇妙。致敬,科學!

科學

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