二維封閉是三維球體,三維封閉是四維超球體,請問宇宙是封閉的?

2020-10-18 星辰大海種花家

有人說螞蟻是二維空間人是三維空間。螞蟻不知道我們的存在,有沒有四維的生物在俯視我們呢?

儘管我們打算開始討論二維以及三維甚至更高維的空間,但首先申明一下,我們所理解中的二維是不可能存在生物的,因為只有長寬卻沒有厚度,這不在人類所理解的任何一種生命範疇之內!

一、二、三、四維?

零維、我們理解成一個點,就是沒有具體大小的一個點,這個比較容易理解!

一維、就是一條線,如果將其封閉,那麼它在我們看來就是一個圓!如果存在一種一維生物,那麼它無論超前走還是朝後走,它都將回到原點!

二維、即為一個面,如果將其封閉,看起來就是一個三維中的球體,假如存在二維生物,它無論是朝著任何這個球面內的任何一個方向走,它都將回到出發點!

三維、長寬高所構成的空間,這是生命所能生存的最低維度,如果封閉起來,如何來形容這個空間呢,可能是一個四維超球體,按一維二維方式來理解的話,人類在這個球體中任意一點朝著任意方向,最終它將回到原點!

其實從三維開始,我們在理解上開始出現問題了,因為二維中無論是否封閉,還是正曲率(球面),負曲率(馬鞍形),理解起來都很容易,因為我們眼見為實!但三維閉合正四維超球體之後,我們的腦子似乎不夠用了!當然我們要理解的二維的封閉起來構成了一個三維的空間,而三維封閉起來將構成一個四維超球體空間?假如我們這個宇宙是封閉的話,從理論上看是不是本身就是一個四維空間?

二、我們的宇宙是個什麼樣的空間?

科學家一直想搞清楚宇宙有多大,當他們發現遙遠的宇宙膨脹速度超過光速發現用所有已知的測量方法都不可能測量宇宙的大小,那麼他們開始退而求其次來確定宇宙是否是一個有限的空間!

測量的方式很簡單,理解三維投影的朋友都很清楚,在球面上和凹面上的角度和平面上的上的角度是不一樣的,因此我們可以通過在傳說中的「四維超球體」內建立測量模型,來確定我們這個宇宙是否是一個封閉的思維超球體!

測量結果是想必大家都知道了,這個角度測量的結果無限接近於實際角度,也就是說我們的宇宙不是大到難以測量就是一個平坦的無限空間!那麼是否表示我們的宇宙中不存在高維空間呢?

三、四維空間

根據空間的數學模型,四維是全方位包含三維的,我們三維空間的所有只是四維空間中的某一維而已!

從理論上來,四維空間仍然有存在的可能性,但我們卻無法來證明!不過這有可能是我們宇宙的大小無法測量的原因之一,就像即使螞蟻給螞蟻一把尺也無法測量出它們本身所處的球體空間大小,因為這已經超出了它們對於面積的理解!

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    2019年,發表在《Nature》的一篇論文《封閉宇宙的普朗克證據和宇宙學可能的危機》表明:我們生活的宇宙可能是一個封閉的三維球面,這一研究發現推翻了近幾十年來的主流觀點,即宇宙是一個平坦的三維空間。一個封閉的三維球面,這樣的宇宙會給我們帶來一些意想不到的事情。也可能會給宇宙學帶來巨大的危機。
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