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空間的維度與什麼有關

生活 更新时间:2024-07-01 03:24:11

空間的維度與什麼有關(如何看待物體與空間)1

有次坐車的路上,突然間想到書籍,一本看起來很厚,一張紙卻非常薄。太薄能否忽視呢!就此進行一段思索的狀态。拿一張白紙在手上,紙上畫一個物體的形狀,是一個矩形,或是一個看似3D的圖形皆可。從直角坐标系來看,它們隻需要若幹個(x,y)坐标就可以描述,卻不需要用(x,y,z)三個參數,這不是有點奇怪嗎?“明明白紙是一個三維物體,而白紙上的圖形卻是二維空間内的”。基于疑惑,進入“空間與物體”的主題。

其次,空白處取一個點,畫出經過點的互相垂直的線。一共會有幾條線呢!居然有兩種情況,是不是有點意外。點在白紙的面内,則有兩條線;點在白紙的邊上,則有三條線。它們分别構成(平面)直角坐标系、空間直角坐标系。

何為空間?

空間的維度與什麼有關(如何看待物體與空間)2

空間

借用“維度空間”這個工具來挖出空間各種信息。借用白紙的例子來做引導。白紙的一個面的二維物體總是走吖走,此時,出現三維空間的無影手想要把它拉出紙面。二維物體被無限的靠近白紙的邊,但無影手依舊無法讓它離開紙的表面。

空間的維度與什麼有關(如何看待物體與空間)3

無影手移動面上的愛心

無限的逼近紙的邊沿,卻不能觸摸到邊。從會讓愛心覺得白紙是無限大的,而作為三維空間的無影手知道,是愛心欠缺第三個參數,或者愛心本身無法轉化成條。才讓愛心産生這種感受。換名說,n維空間的容量無限大,是欠缺比高維空間少的參數造成的。

剪白紙,無限接近愛心的邊沿,愛心的體積有限。除非二維空間能夠把愛心的部分體積轉化到其它維度空間,否則二維空間的最小極限不能低于愛心的體積。

何為物體?

從我們周邊的環境來看,物體一般具有數學幾何屬性:有限的體積大小、随着時間的形狀變化、生命屬性等。随着一代又一代科學家的努力,小到誇克,大到星系,已經被人們所知。

空間的維度與什麼有關(如何看待物體與空間)4

誇克

閱讀上面大多文段的讀者,可能會發現這一點。三維物體由兩個部分組成,内部與表面。内部是三維的,隐藏的;表面是二維的,暴露在三維空間之中。

空間的維度與什麼有關(如何看待物體與空間)5

星系

按照“何為空間”的内容應用于物體,不重複陳述。則推出空間與物體的關系,如下:

  1. n維物體是由有限化的(n-1)空間構成。
  2. n維物體與一維空間構成無限大的(n 1)空間。

綜上所述。n維空間在自身維度中,容量是無限的;同時最低容量是此時所容納物體們的總體積。n維空間在(k>n)k維空間中,依靠k維物體而存在,其大小不超過k維物體的大小。

時間緊迫、大腦短路,描述不佳,請多多包涵,若客官願意費點時間指點,必當細心改進。提前謝謝了。

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