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三維空間和四維空間真的存在嗎

生活 更新时间:2025-01-12 23:06:30

網友普遍認為人類生活在四維空間中,因為至20世紀初愛因斯坦的狹義相對論提出後,狹義相對論将我們原本生活的三維空間中加入了一個維度,即時間軸,就變成了四維空間,後來四維空間=三維 時間軸就變成了一種約定俗成的定理,但事實上,這是我們對于四維空間的最大的誤解,四維空間≠三維 時間軸,因為我們把空間與時空的概念混淆了。

三維空間和四維空間真的存在嗎(四維空間并不是三維)1

在長達幾千年傳統的時空觀念中,我們一直認為宇宙是三維空間,即x(長)、y(寬)、z(高),那時的我們隻知有空間,不知有時間,但是在愛因斯坦在提出狹義相對論時,它将自己數學老師闵可夫斯基提出的闵可夫斯基空間納入到相對論體系中,即三維 時間軸,愛因斯坦認為空間與時間是存在必然聯系的,兩者不可分離,所以愛因斯坦在狹義相對論中創造性的在三維空間中加入了時間軸,将空間與時間聯系在了一起,構成了“時空”,所以時間一長,我們就形成了這樣的誤解:三維 時間軸=四維空間,這是一個極大的誤解。

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三維 時間軸隻是将空間與時間聯系在了一起,所以我們稱宇宙所處的環境為:時空,但時空隻是區别于四維空間的另一種說法,時空本身與四維空間并沒有關系,從物理及數學角度來講,我們仍然生存在三維空間中,三維空間中的“維”指的是描述物質變化時所需的參數。

零維空間:就是一個點,沒有維度

一維空間:由無數的點構成的線,一維指的是長度

二維空間:由無數的線組成的面,二維指的是長度、寬度

三維空間:由無數的面組成的體,三維指的是長度、寬度、高度

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人的眼睛隻能看到面,即二維圖像,立體圖像(三維)隻是二維圖像經過大腦處理後形成的視覺,N維就是兩個以上的N-1維物體垂直所形成的空間,那麼四維、五維甚至N維空間又是什麼樣的呢?

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四維空間隻是在三維空間的基礎上又增加了一個維度,但這個維度絕對不會是時間維度,因為維度是事物“有聯系”的抽象概念的數量,雖然時間與長寬高等維度具有相同性質,但是它們沒有必然的聯系,所以說時間維度是一個“僞維度”,時間≠實時間,時間雖然是“時空”的組成部分,但并不能納入空間的第四維度當中去,所以我們所處的仍然是三維空間。

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既然時間是一個僞維度,那麼四維時間中除了長、寬、高的第四維度可能是什麼呢?

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其實可以定義、度量的都可以有維度,例如溫度、自旋速率、加速率等等都可以算成是一個維度,長、寬、高、加速率也能組成一個四維空間,但人類隻能理解低維或者同維空間,例如零維(點)、一維(線)、二維(面)、三維(體),但是對于高維空間,我們雖然可以根據數學理論機芯構建,但是想要直觀的理解和用語言表達出來則是十分的困難,就好像井下的青蛙認為天空隻有一平方米的面積一樣。

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或者人類已知領域與浩瀚無窮的宇宙相比,真的就是井底下的一隻青蛙呢?

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