目前世界上已經確認存在四個維度空間,分別是零維、一維、二維和三維, 這四個維度空間都可以利用現有的物理知識進行解釋和描述,作為地球上最高等級的生物,人類就生活在三維空間裡面,所謂三維空間就是由無數個面組成的立體形狀的空間。
三維空間
在三維空間裡面,如果用一個瓶子裝水,很快就可以裝滿,而且無論這個瓶子有多大,只要人們往這個瓶子裡面不間斷的注水,總有一天會把瓶子裝滿,這種情況只適用三維空間,而科學家研究發現,在這個世界上可能存在比三維空間更高的維度空間,比如四維空間、五維空間、六維空間……甚至十一維空間,當然離人類最近,也是人類最感興趣的高維空間是四維空間。
四維空間
四維空間僅僅比人類生活的三維空間多了一個維度,因此人類總想試圖找到四維空間的入口,不過由於人類受到三維空間思維的固化,人類不要說找到四維空間,甚至都不知道如何去描述四維空間的結構,現在比較科學的說法認為四維空間,其實就是在三維空間的基礎上加上一個時間維度,雖然這個解釋看起來很合理,但是這也僅僅是猜測而已,並不是確切的答案。
實驗室中的克萊因瓶
在三維空間,任何瓶子都能夠裝滿水,但是科學家認為在四維空間,存在一個詭異的瓶子,這個瓶子容量非常大,即使把地球全部的水倒進去,瓶子也不會裝滿,這個瓶子就是著名的「克萊因瓶」,「克萊因瓶」理論的出現,讓科學家看到四維空間存在的希望,甚至有科學家斷言,「克萊因瓶」是人類打開四維空間的一把鑰匙,那麼究竟什麼是「克萊因瓶」呢?
克萊因瓶
所謂的「克萊因瓶」就是指一種沒有定向性的平面,就好像二維空間的平面沒有內外之分一樣,「克萊因瓶」的結構也很詭異,它的結構是這樣的:克萊因瓶的底部有一個洞,瓶子的頸部延伸後扭曲的插進瓶子內部,然後和瓶子底部的洞貫通,它沒有邊,表面也不會終結,也沒有內外之分。雖然克萊因瓶看起來結構很簡單,但是在現實生活中要想製造這樣的瓶子是非常困難的,畢竟它是四維空間的產物,目前人類只能用電腦來還原它的模型結構。
克萊因瓶結構圖
為什麼克萊因瓶永遠裝不滿呢?因為當水從瓶子的洞倒進去的時候,水可以通過內部直接飛到外部空間,根本不需要穿過表面,因為瓶子根本沒有內外之分,就有點像三維空間中的破瓶子一樣,倒進去的水流了出來,唯一的區別是克萊因瓶倒進去的水是真的進到瓶子裡面,而三維空間的水流到外部空間,這就是克萊因瓶的詭異之處,目前科學家還在深入研究克萊因瓶,因為它對人類了解四維空間有重要意義。