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四維空間的存在原理

生活 更新时间:2024-12-18 10:56:41

根據愛因斯坦的廣義相對論,我們生活在四維時空裡(三維空間 時間維度),那麼有沒有更高的空間維度,比如說四維空間?

這裡有必要強調一點,空間和時間是一體的,兩者不可分割,就像一個東西的兩個面一樣,任何把空間和時間分開讨論的行為其實是沒有意義的。所以我們通常所說的“四維空間”,更嚴謹的說法應該是五維時空(四維空間 時間維度)。

這裡先允許我不嚴謹一下,暫且抛開時間維度不談,一起來探讨一下四維空間。

說到四維空間,首要的一個問題就是:到底什麼是四維空間?

四維空間的存在原理(四維空間是真實存在還是虛構的概念)1

簡單來說:沒有人知道,甚至沒有人能夠想象到,所有關于四維空間的描述本質上仍舊是三維空間。因為我們生活在三維空間,理論上我們不可能想象到任何現實中不存在的東西。

有人可能不服氣:怎麼會想象不到?電影小說裡的很多奇怪的生命在現實中都不存在!

不要着急反駁。仔細回想一下所謂的“現實中不存在的生命”,其實都能在現實生活中找到模闆,都是我們的想象力對現實的回饋。

四維空間的存在原理(四維空間是真實存在還是虛構的概念)2

既然我們連四維空間到底是什麼都不知道,就沒有讨論四維空間的必要了嗎?

也不能這樣說,不管如何,我們可以去猜測,畢竟猜測無罪。

從數學概念上來講,四維空間其實就是在三維空間的基礎上多出一個幾何維度,也就是在幾何數軸的長寬高維度的基礎上,再增加一個維度。

但這個維度到底如何增加?這是一個大問題。但可以肯定的是,這個維度脫離了我們的宇宙。很多人把四維稱為“超體”。

四維空間的存在原理(四維空間是真實存在還是虛構的概念)3

我們可以試着理解二維空間,間接地理解四維空間。

二維空間隻有長和寬兩個維度,沒有深度(高),就像一張沒有厚度的紙張一樣(其實這樣的紙張是不存在的),不管一張紙有多薄,總是有厚度的。或許二維空間更像我們的影子。

而生活在三維空間的我們仿佛就是“神”一般地存在,我們可以全方位觀看二維空間裡的一切,但二維空間裡的生物(假設存在)無論如何發現不了我們,隻能看到我們的“投影”。

四維空間的存在原理(四維空間是真實存在還是虛構的概念)4

說到投影,有人就提到這樣的觀點:三維空間也是四維空間的投影,但具體是什麼形式的投影,我們不知道。

就好比三維空間在二維空間的投影如果是一個圓形,并不意味着三維空間裡的東西一定是圓形,可以是任意形狀,隻要投影是圓形就可以。

著名科幻小說《三體》裡就有關于四維空間的故事情節描述。任何人一旦進入四維空間,就會變得完全透明,沒有了任何視線上的阻礙,可以毫無阻礙地看到每個人身體内部的結構,包括血管,器官等等。

雖然我們生活在三維空間,但本質上我們看到的都是二維的面。按照《三體》的故事描述,隻有到了四維空間才能看到真正的三維世界。

人們總是渴望前往貌似更高級的​四維​空間,但換一種思維方式:我們真的理解低維度空間嗎?或者說,低維度空間真的存在嗎?

比如說二維空間,到底什麼是二維空間?

四維空間的存在原理(四維空間是真實存在還是虛構的概念)5

一個面?這個面該如何存在?

假如在二維空間裡同樣生存在某種生物,生活在三維空間裡的我們真的就是他們眼裡的“神”嗎?比如說可以輕松地把二維生物抓起來?

仔細思考這個問題,或許你會發現,除了我們生活的三維空間(四維時空),其他的維度,不管是二維空間或者四維空間,都是虛幻的概念,或者說都隻是數學模型!

即便是存在所謂的“四維空間”(或其他維度空間),人類進入的可能性也幾乎為零,因為我們本身就是三維生物,我們到達的任何地方都隻能是三維的,就像二維生物不可能來到三維世界一樣!

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