最近所有文章我都是圍繞廣義相對論中的「時空彎曲」概念來展示相對論核心，其中談到了時空彎曲是能以光速c傳遞到遠方的，這就是引力波的傳遞。但是不少網友仍然沒明白「四維時空」和「四維空間」的區別，所以本期我就針對這個問題來重點討論。
首先「四維時空」是廣義相對論裡面的概念，是愛因斯坦「創造」出來的一種抽象的事物，這個事物由3維空間+1維時間構成，這個事物本身在物理上也是有意義的，四維時空的誕生意味著「時間」和「空間」是不可分割的整體。
但是「四維空間」是純數學裡面的概念，他在目前的物理世界沒有任何客觀物體與之對應，只是數學上面的一個「遊戲」而已，當然說遊戲可能有點過分，因為研究「四維空間」本身還是有意義的。這裡就要談到一個話題，數學這門科學和其它自然科學到底有啥本質的區別？
首先我們把研究自然世界的規律統稱為「自然科學」，它包含物理、化學、生物、地理等多門科學。自然科學需要經過兩個環節才能認為是正確的：1、理論推理正確 2、實驗驗證符合。理論推理正確是指：你的理論基於一些「公設」進行推理得出的各種結論之間不可相互矛盾。實驗驗證符合是指：你的理論必須要符合我們的客觀世界，也就是說要有實驗支持你的理論。
但是數學就不一樣了，數學不是自然科學，他屬於形式科學，啥意思呢？就是說數學完全是基於假設和推理的學問，他只需要保證一個環節正確即可：你的理論根據一些「公設」進行推理出的各種結論不可自相矛盾，數學完全不用管客觀世界是否有對應的「真實物體」與之對應。所以兩者區別出來了：
物理是經歷：假設——推理——不矛盾——實驗——符合理論——被大家公認。
數學是經歷：假設——推理——不矛盾——被大家公認。
從某種意義上說，完成一項數學成果比完成一項物理成果少了一個環節：實驗驗證。這也是為什麼數學總是發展在其他自然科學之前，因為少了一個環節也就少了一個研究任務。
通過以上分析我們可以看出，數學本身是人創造的一種「工具」，既然是人創造的，我們就可以用「發明」這個詞來表達，比如牛頓發明了微積分。但是物理是自然科學，自然科學的規律是宇宙誕生的一刻起就已經存在，所以我們只能用「發現」，而不能用「發明」。「發明」是一個從無到有的過程，「發現」則是本來就存在，你只是發現它而已。
明白了以上概念後，你就知道「四維時空」和「四維空間」的區別了，前者是愛因斯坦為了自己的理論建立的一種模型，這種模型本身在客觀世界是有對應的實體存在的。後者則是純數學上面的研究，兩者完全不同。所以當愛因斯坦廣義相對論說「四維時空」是彎曲的，千萬別把它理解成「四維空間」是彎曲的，甚至有的朋友會直接理解成我們生活的「三維空間」是彎曲的，這樣的理解都是錯誤的。很多反對廣義相對論的朋友，卻連啥時「四維時空」都沒弄懂，這些基礎概念都搞混淆了，反駁自然顯得如此無力。
數學是工具，可以不管現實，物理是自然科學，利用數學這個「工具」我們可以更有效的研究自然科學，數學可以服務於自然科學，數學可以發展在自然科學前面，當人類不停的發明各種數學工具後，自然科學可以慢慢挑選對自己有用的工具。我是百家號《小彭來給您解惑》，如果喜歡我的文章可以關注我，如果對文章有異議可以留言評論。