四維空間這個詞我們應該都聽過，中學的數學課上老師也會順帶提一句，不過也沒有深入地講解過，一般我們的學習内容也隻到三維的立體幾何為止了，因為這也是我們生活的世界的維度，那麼四維空間真的存在嗎？它又是什麼樣的呢？

四維空間是維度空間中的一種，除了它之外，還有三維空間，二維平面，一維的線和零維的點，當然四維也不是維度最高的，再往上還有五維、六維和其它更複雜的結構。對于我們生活的這個世界來說，點、線、面再到立體幾何就是全部的維度結構了，而所謂的四維甚至更高維的空間基本上隻能通過理論來加以認識，實際上它們也是從物理學理論推演出來的結果。

空間維度的研究曆史其實已經相當久遠了，不過嚴格意義上的概念建構要到19世紀，代表人物是當時德國著名數學家伯恩哈德·黎曼，他的研究基礎其實跟另外一名數學家的成果有關，這個人就是數學天才高斯，高斯在曲面微積分方面的工作為伯恩哈德·黎曼提供了靈感，他發現要想從數學的角度來表達空間，必須要借助微積分的思維方式。

當然在這基礎上還需要另外一個關鍵的概念，也就是所謂的流形，隻有将流形和微積分結合在一起，才能對空間進行衡量和定義，伯恩哈德·黎曼對空間研究的最大貢獻，就是提出了黎曼空間的概念，為後人奠定了很好的基礎。

愛因斯坦的廣義相對論就從伯恩哈德·黎曼的工作中汲取了很多營養，他也将對空間維度的研究進一步向前推進了，原本隻停留在理論假設上的高緯度空間，逐漸被認為是在宇宙中真實存在的，相對論就肯定了四維空間的客觀性。

相對于更高的五維、六維甚至十一維空間來說，四維空間離我們更近，它也是我們理解一個完全不同的世界的開始。我們知道，現實世界的三維指的是長、寬、高，那麼四維多出來的那一維指的是什麼呢？

有一種常見的說法是，第四維是區别于空間的另一種量度，時間。也就是說在傳統意義上的長度距離之外，對空間的定義引入了一個新的數值，物體的運動速度。有人可能會說，這不是廢話嗎？三維空間中的物體也會運動，也會産生速度啊，按照這個說法，隻要是運動起來的物體都能形成四維空間嗎？

這種質疑是合理的，因為我們在描述維度空間的時候，按理說應該使用的都是純空間性質的量度，實際上這種把時間作為第四維的說法确實是一種誤解。那麼問題來了，除了長、寬、高這三個方向，哪裡還有第四個方向的量度呢？

我們在中學數學中都學過坐标軸，在三維空間坐标系中，分别有三條不同的坐标軸，即x、y、z，分别代表高度、維度和經度，兩兩相互垂直，我們的第四維所在的方向就是同時垂直于這三條坐标軸的方向，數學上命名為w軸線，但是直觀上我們是很難理解這條軸線的存在的，隻能從理論上來嘗試想象。

類比二維的平面是如何進入三維空間的，我們就能在思維上理解三維進入四維的路徑，拿出一張普通的白紙，它隻在兩個方向上存在量度，如何将它延伸至三維空間當中呢？很簡單，就是把多個二維平面堆起來，從而創造出一個新的方向，并且在這個新的方向上産生量度，三維空間就這樣産生了。

同樣的道理，從三維進入四維的關鍵就是創造出一個新的運動方向，當然創造的方式肯定不是通過堆疊，而是另外的路徑，隻不過這種路徑在三維世界中是無法觀察到的。

四維空間無法在現世界中觀察到，所以人類當然也沒有進入的可能，很多影視作品為了表現高緯度空間以及生活在其中的生命，經常試圖描繪出一個光怪陸離的空間形态，總之就是想盡辦法将其和我們的世界做出區别來，但是效果都不理想。

這就好比相信鬼神存在的人會把他們的樣貌、生活的地方描繪得奇奇怪怪，但是歸根結底還是在人的基礎上進行改動，基本上隻要是四不像，就可以成為神獸，隻要奇裝異服，就一定不是凡人。沒有人去過高維空間，如果那裡真的存在着生命，也一定是和人類完全不同的存在。

當然，對于普通人而言，試圖理解四維空間也不是毫無益處的，它可以在一定程度上打開我們的思維，有助于我們學會從一些新穎的角度來認識周圍的世界，應該是大有裨益的。

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