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三維空間的人嘗試去理解四維空間

圖文更新时间:2025-03-31 20:02:31

三維空間的人嘗試去理解四維空間（什麼是四維空間）1

有人說，我們生活的空間本來就是四維空間，因為我們的三維世界被四維空間完完全全包含。

在開始之前首先要弄清什麼是四維空間。請注意，四維空間并不是指愛因斯坦廣義相對論裡的三維空間加一維時間，這是一個認識上的很大誤區。事實上，時間維是獨立于空間維的，一維空間也有時間，二維空間也有時間，三維空間也有時間，三維空間加上一維時間構成一個四維時空，這并不等同于純粹的四維空間。黎曼幾何之後的高維幾何學已經發展了很多年，在超弦理論裡宇宙的結構是九維空間加一維時間，而M理論裡宇宙是十維空間加一維時間的十一維時空結構。

三維空間的人嘗試去理解四維空間（什麼是四維空間）2

四維空間是構成真實世界的最低維度，我們的現實世界恰好是四維，至于高維真實空間，至少我們還無法感知,就如人将螞蟻面前的一塊食物拿起來，螞蟻隻當它憑空消失。因為螞蟻的空間理念是二維空間，在它們那理解不了高度。而我們理解四維也就像螞蟻去理解這個食物為什麼會消失，也就是去理解三維世界一樣。

四維，也稱“四次元”和“四次元空間”。從三維投影看，一個在四維空間中繞一個平面旋轉的四維超正方體。在物理學和數學中，可将 n個數的序列理解為一個 n 維空間中的位置。當 n 時，所有這樣的位置的集合就叫做四維空間。四維空間和人居住的三維空間不同，因為多了一個維度。

三維空間的人嘗試去理解四維空間（什麼是四維空間）3

從三維投影看，一個在四維空間中繞一個平面旋轉的四維超正方體。

四維空間不同于三維空間，四維空間指的是标準歐幾裡德空間，可以拓展到n維；四維時空指的是闵可夫斯基空間概念的一種誤解。人類作為三維物體可以理解四維時空（三個空間維度和一個時間維度）但無法認識以及存在于四維空間，因為人類屬于第三個空間維度生物。通常所說時間是第四維即四維時空下的時間維度。四維空間的第四維指與x，y，z同一性質的空間維度。然而四維時空并不是标準歐幾裡得空間，而時間的本質是描述運動的快慢。

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