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4維空間的真實存在之謎

生活 更新时间:2024-12-23 10:12:44

4維空間的真實存在之謎(證明4維空間真實存在)1

不知道大家有沒有過這樣的幻想,假如人可以進入四維空間的話,那麼進入四維空間的人還能稱之為是一個完整的人嗎?如果不是稱為我們日常口中的人的話,那麼又該稱之為什麼?

這個問題聽起來很是繁瑣,可當你真正仔細的去思考這個問題的時候你會發現,原本繁瑣的問題也變得那樣條理清晰。一切的一切都得從德國的一位數學家說起,他是一個疑病症患者。

但也正是因為這個病,讓他證實了四維空間真正存在,但不禁引人深思,進入四維空間後,人又會變成什麼呢?這一切的一切,都将從這個德國數學家說起,他就是我們今天故事的主人公——波恩哈德·黎曼。

4維空間的真實存在之謎(證明4維空間真實存在)2

幼時天賦盡顯

波恩哈德·黎曼,生于1826年,是德國著名的數學家,他開創了黎曼幾何,并且在數學分析和微分幾何史上寫下了濃墨重彩的一筆。也正是他開創的黎曼幾何,給愛因斯坦提出廣義相對論打下了堅實的基礎。

毫不誇張的說,愛因斯坦的相對論的提出也是從黎曼幾何中考究出來的。可見黎曼在數學領域的貢獻有多為顯著。1826年黎曼出生于漢諾威王國的一個小鎮上,也就是現在的德國。他的父親是當地的牧師。

一個普通的牧師家庭并沒有給幼年的黎曼帶來什麼影響,反之讓他度過了像平常孩子們一樣的愉快童年。其實黎曼的家裡一共有六個孩子,而幼小的黎曼在其中排第二,也算是一個哥哥了。

雖作為哥哥但他卻是一個安靜多病而且害羞的人,和同齡的孩子相比略顯内向,終生喜歡孤獨。他的同事戴德金便是少數了解黎曼的人之一。據戴德金說,黎曼除了身體狀況不太樂觀,他還是一名疑病症患者。也就是這樣一位多病多災的普通人卻在他今後的生活中展現出諸多的發光點。

4維空間的真實存在之謎(證明4維空間真實存在)3

求學之路巧證四維空間

1840年,黎曼搬到漢諾威和祖母生活并進入中學學習。和祖母一起生活的這段時間是他最快樂的時光,可惜好景不長。兩年後黎曼的祖母去世,這對黎曼的打擊很大,曾一度讓黎曼病倒在床。

四年後,在1846年,成績優異的黎曼如願進入哥廷根大學學習哲學和神學。在此期間他去聽了一些數學講座,因為他的潛意識裡面還是清楚數學才是他最喜歡的學科,尤其是高斯關于最小二乘法的講座。

之後,由于無法抗拒自己内心最真實的選擇,黎曼決定和父親商量要求更改學科,最終作為牧師的父親妥協了,雖然父親還是十分希望黎曼能夠繼續學習神學,以使得自己的牧師工作能夠後繼有人,在得到父親的允許後,黎曼改學數學。

黎曼在大學期間曾有幸獲得兩年的時間去柏林大學進修 。在柏林大學進修期間黎曼深深的受到 C.G.J.雅可比和P.G.L.狄利克雷的影響。于是乎,無法拒絕内心真實想法的黎曼在一年後的1847年春天轉到柏林大學,投入雅戈比、狄利克雷和Steiner門下努力鑽研數學。

4維空間的真實存在之謎(證明4維空間真實存在)4

兩年後他回到了他的故土哥根廷大學。學成歸來的黎曼對于數學又有了重新的認識。在1851年,黎曼在不懈的努力下成功論證了 即柯西-黎曼方程 。

不僅如此,黎曼還借助狄利克雷原理闡述了黎曼映射定理 ,黎曼的這一舉動一舉震驚了數學界,讓世人知道,在數學領域還有一位叫黎曼的數學天才,黎曼映射定理後來成為函數的幾何理論的基礎。

還不僅如此,在1854年,深受高斯影響的黎曼發揚了高斯關于曲面的微分幾何研究,同時又提出了用流形的概念去理解空間的實質,使得數學發展升入了一個全新的階段,而後黎曼又用微分弧長度的平方所确定的正定二次型理解度量。

再一次轟動了整個數學界,黎曼建立了以自己名字命名的黎曼空間概念,黎曼空間概念的提出把歐氏幾何、非歐幾何包進了他的體系之中。算是對現今數學主要理念的一次包覽總結。也同時證明了具有劃時代意義的四維空間!

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人進入四維空間後還是“人”嘛?

在黎曼《論幾何基礎的假說》的論文中黎曼不止一次的提到了四維空間。此論文發表之初便引起了科學家的廣泛關注,再一次掀起軒然大波,而當時讀過此文的科學家們都紛紛感歎黎曼提供的新思路,會是人類史上最為新穎的對于維度空間探讨的新的裡程碑,使得人類的思維在維度空間上邁出了巨大一步。

未來,人類将開啟探索四維空間的旅程。在21世紀的今天,其實在當代很多人的眼中,四維空間早已不再是一個陌生的名詞,反之四維空間離我們很近,近的隻要一伸手就可以觸碰到,四維空間代表的是比人類所處空間更高一級的空間區域。

簡單來講就是比我們所生活的空間要高一級。但是,早年間在18、19世紀時,全世界經濟的發展都十分緩慢、科技實力及社會生産力嚴重低下甚至有些人都無法滿足自己的溫飽問題。

當時,二維空間和三維空間在社會上還未被廣泛認知,更别提存在于三維空間之上的四維空間。而當黎曼的證明四維空間的真正存在後,人們的世界觀都得到了刷新,使的人們能夠重新去認識這個世界,而至此人們也不經意間提出疑問。

4維空間的真實存在之謎(證明4維空間真實存在)6

假如人類生活在四維空間後,人類會有什麼變化嘛?人還是會是人嘛?

那麼,如果我們真的有機會去到四維空間的話,我們的生活将發生怎樣改變呢?

首先,我們有一點需明确以及肯定的是,四維空間與三維空間其實沒有太大的區别,其中最明顯的差别或許就是四維空間中存在的時間度量,時間度量這是三維空間所缺少的,我們都知道我們現在所生活的三維空間隻有長、寬、高。

這或許是二者最為本質的差别與區别罷了。所以,倘若我們真的能成功邁入四維空間并能适應四維空間的生存環境的話,那我們的生活也不會變化太大,亦或許我們将能成為時間的主人,由我們來自由的操控時間,真正成為時間的主宰!

文/竹昂

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