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為什麼說四維空間在時間上重疊

發布時間: 2022-04-21 19:55:22

㈠ 在四維空間中,時間是相對的而非絕對的,為什麼這么說

日常生活中提到的「四維空間」一詞,在大多數情況下都是指「四維時間-時間」的概念,愛因斯坦在廣義相對論和狹義相對論中提到的。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間組成的。時空關系是空間結構中的另一個時間軸,在三軸之外是長的、寬的、高的,時間軸是虛數。這些理論被科學家用來研究宇宙.高,但只有羊毛知道。對四維空間的簡單理解是,它由16個點、32條線和34個面組成。

在三維時空之上是四維時空,四維空間加上時間軸,這個四維時空中除了三維加上時間軸之外還有一個另外的緯度,並且這個緯度和另外的三個緯度是統一的計量單位,所以空間和時空是兩個概念。

㈡ 我們生活在四維空間,實際上就是我們三維世界在時間中的軌跡么

有人說:「人們通常說的三維空間再加上時間就是四維空間,四維空間就是指包括時間A和由長X寬Y高Z組成的包括三維空間在內的空間。」可我認為這並不可信,假設一個二維生物(如果有的話),他們考慮所謂的三維空間絕對和我們所認識的三維空間不同——它們不會想到立體空間(三維),而同樣會把時間作為第三維,因為他們無法感受真正三維的存在。而我們也許就在這個誤區中打轉。
我認為所謂的第四維不可能僅僅是三維+時間這么簡單,以下是我自己的想法(僅供參考及思考):

q:一隻螞蟻在一條線上(一維空間),在兩邊擋住,它怎麼出去?
a:從平面上繞過去(即二維空間)

q:他在平面上被一個圈困住(平面二維空間),怎麼出去?
a,跳出去(從三維空間)

那麼如果將他困在一個盒子里(立體三維)怎麼出去?顯然時間不能很好的解釋他如果想從盒子里出去,讓我們先做一個假設,現在有兩個同樣大的空間,設盒子里的空間為A,設外面的空間為B,如果想從A穿到B,就可以將兩個空間折疊使它們同時處在一個三維空間的大小里,然後從A潛到B,,然後再將空間復原,螞蟻在B里了。
換句話說:

線(一維空間)載著點

面(二維空間)載著線

空間(三維空間)載著面

重疊空間(四維空間)負載著多個三維空間,而四維空間中的運動即是在各個被扭曲的個體空間之間穿梭,也就是說在四維空間里有一種類似於蟲洞的東西將扭曲過的空間聯通,就像扭曲一張紙(二維空間)變成一個圓柱,然後輕易地從一個邊緣跳到另一個邊緣(上升到三維空間)。但四維空間在三維生物來講是無法感知的,就像二維生物不知道三維空間的概念一樣。

當然這是我的理解能達到的寬度,目的只是為人類文明進步獻一份力,如果讀者有興趣或認為不可信可以和我進行進一步討論。

㈢ 什麼叫四維空間時間和空間的關系又是什麼

四維空間是一個時空的概念。

簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為「四維空間」。不過,日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。

根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一。

㈣ 時間是第四維嗎時間與空間有聯系嗎時間能否獨立於空間而存在

四維空間也許是三維空間+時間,但是就像二位空間里的東西不知道抬頭這一動作一樣,人類不能確定,也許愛因斯坦是確定的吧。愛因斯坦在相對論中提出了四維空間的概念,說是三維空間+時間

蟲洞也許真的是存在的。現在科學家一經發現了一些蟲洞,確切的說,蟲洞存在於各處空間,只是太小了,也許細菌能享受吧。科學家們下一步要做的是做出一個大一些的蟲洞,並研究它。

蟲洞就相當於是把一張地圖一折疊,在中國和美國之間接上一條通道,這就比在地圖上從中國走到美國要近的多了,宇宙雖大,但是蟲洞能極大的縮短宇宙兩端的距離(就像把地圖折疊後使美國和中國背靠背一樣),理論上見,是可以到達任意的地點的。

但是這一切還都是猜測、理論,所以,具體的,還是要待科學發展啊。

㈤ 那個四維空間應該是時間軸與那三個維度重合的吧

不是,是空間一個軸,時間一個軸,兩個軸。

㈥ 人的思維空間和現實空間會重疊一致嗎

根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一的原因。
相關事件:百慕大三角

㈦ 四維空間如何理解

四維空間概念

四維空間是一個時空的概念。簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為「四維空間」。不過,日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。

根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一。

解析四維空間

什麼是四維?現在的說法是三維空間加上時間這一維,構成所謂的四維空間。然而,這種說法是一擊即破的。為什麼?

我們可以從二維來考慮。一個二維生物(如果有的話),他們考慮所謂的三維空間絕對和我們的三維空間不同——他們會把時間作為第三維,因為他們無法感受這一維的存在。同樣,我們現在也走進了這個誤區,把時間算做第三維。可能四維生物看到我們在宣揚這種思想時,也在為我們嘆息。那麼時間算不算一維?在我看來,時間應該是一維,即在多維生物本身的維度之外再加一維,構成新的N+1維空間,而且這樣也有助於幫我們解決一些問題,也可以使我們對比三維維度更高的空間加深認識。

有一個更新的構想,即所有的維度都是由時間構成,沒有時間,就沒有空間,包括最基本的一維空間。這應該好理解,因為沒有時間,空間本身的存在就沒有任何意義,因為時空本身就是不能分割的整體。那麼,為什麼一種時間可以形成不同的維度空間?這里,我們可以把時間看成是一種可以分解的常量。時間可以分解,這一句話理解起來可能有點困難。但是,只要想通了道理也是很簡單的。要明白這個道理,首先必須了解兩點。第一是時空的不可分性,這一點估計大家都明白,離開了空間談時間,或者離開了時間談空間,都是毫無意義的。第二點是時間的多樣性,這一點了解起來可能有一點麻煩。在日常生活中,我們接觸到的都是時間的合成體,也就是各個分時間有機結合形成的一個總的時間體系。可能你們會覺得我是在狡辯,其實不是。只要你們換一個角度去想,一個結果,可能是幾個不同的原因形成的。就拿運動來說,我們觀察到的一般都是幾個不同運動產生的一種運動的結合體,即合運動。關於時間,我們也可以這樣去想。我們看到的時間結合體,可以是由物體運動的時間,歷史時間(即經歷時間)和其他的一些時間構成。而運動時間,我們又可以看成由上下運動的時間,左右運動的時間和前後運動的時間。當然,劃分方法是多樣的,這就構成了時間的多樣性,至於如何去劃分,這就要由不同的情況而定。一部分時間對應一段空間。在這個不完整的空間里,時間起到了決定性的作用。

我們之所以是三維生物,是以為這個維度的空間里只存在三維的時間。時間的不完整決定了空間的不完整。我們不能認識其他維度的空間,是因為我們不具備在那個空間裡面運動的時間。時間的多樣性決定的空間的多樣性。同時,因為時間的不同分解方式,註定了我們的三維空間也是相對的,它可以被命名為一維,二維,甚至是任意維——完全取決於不同的分解方式。時間是決定維度的關鍵,同時,它也是決定低維物體高維存在方式的關鍵。

讓我們看看科學上的說法:低維是空間上讀缺陷,它們不具備在高維世界內運動的空間。關於這一點,有一個疑問,那就是我們怎麼可以發現這個缺陷。我們認為的低維不存在某一個空間長度,是因為我們無法確定它有那一個長度,也就是我們現在用最好的設備也無法觀察到那一個長度差。那麼,將來呢?我們現在無法認證,可能將來會有人證明那個低維物體確實屬於高維。因此,低維與高維並不存在所謂的空間差。那麼,我們如何區別高維與低維?很簡單,用時間。用時間去解釋任何一個緯度空間,我們也可以認為,低維之所以比高維低級,是因為它們存在時間上的缺陷,它們無法在時間范疇內感受高維的存在。所以,我們要去了解低維或者高維,先要知道它們存在的時間范圍。高維與低維之間可以實現轉化,道理是很簡單的,只要加入或者去掉一個時間單位就可以了。然而說起來很容易,做起來卻很復雜,我們對時間的概念都是如此模糊,要想在空間范圍類實現時間的轉化就更困難。

對四維空間,一般人可能只是認為在長、寬、高的軸上,再加上一根時間軸,但對於其具體情況,大部分的人仍知之甚少。有一位專家曾打過一個比方:讓我們先假設一些生活在二維空間的扁片人,他們只有平面概念。假如要將一個二維扁片人關起來,只消用線在他四周畫一個圈即可,這樣一來,在二維空間的范圍內,他無論如何也走不出這個圈。現在我們這些生活在三維空間的人對其進行「干涉」。我們只需從第三個方向(即從表示高度的那跟軸的方向),將二維人從圈中取出,再放回二維空間的其他地方即可。對我們這些三維人而言,四維空間的情況就與上述解釋十分類似。如果我們能克服四維空間,那麼,在瞬間跨越三維空間的距離也不是不可能。

物理世界的四維空間

在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義。

四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至於高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間里(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各坐標值均發生了變化,且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標,它與空間坐標是有聯系的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種」此消彼長」的關系。

四維時空不僅限於此,由質能關系知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)並不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空里,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。

在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。

㈧ 怎樣理解愛因斯坦的時間和空間組成的四維空間

一樓的說法有點問題,愛因斯坦的理論如果是純數學的那麼他的研究成功至少會少了一半以上的意義,時間是宇宙的第四維,這是一個大膽的假設,是或許真實的存在

舉這樣一個例子說明,
假如平面上的點可以移動的話,那麼你只要在橫縱兩個方向上設限,這個點就動不了了,這個時候我們說這是二維的
放在三維上考慮,再加個蓋子,也就動不了了
四維呢?還得再加,但是我們好像不知道要加什麼了

放在愛因斯坦的理論里,在我們的世界裡,加上蓋子顯然也是不行的,因為時間這個維度的關系,你在時間這個維度上還是移動了

理解時光是第四維了嗎?

㈨ 誰能詳細的解釋四維空間

四維空間是一個時空的概念。簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為「四維空間」。不過,日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又多了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。
根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間運行很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一的原因。
什麼是四維?現在的說法是三維空間加上時間這一維,構成所謂的四維空間。然而,這種說法是一擊即破的。為什麼?
我們可以從二維來考慮。一個二維生物(如果有的話),他們考慮所謂的三維空間絕對和我們所認識的三維空間不同——它們會把時間作為第三維,因為他們無法感受這一維的存在。同樣,我們現在也走進了這個誤區,把時間算做第四維。可能四維生物看到我們在宣揚這種思想時,也在為我們嘆息。那麼時間算不算一維?在我看來,時間應該算是一維,即在多維生物本身的維度之外再加一維,構成新的N+1維空間,而且這樣也有助於幫我們解決一些問題,也可以使我們對比三維維度更高的空間加深認識。
有一個更新的構想,即所有的維度都是由時間構成,沒有時間,就沒有空間,包括最基本的一維空間。這應該好理解,因為沒有時間,空間本身的存在就沒有任何意義,因為時空本身就是不能分割的整體。那麼,為什麼一種時間可以形成不同的維度空間?這里,我們可以把時間看成是一種可以分解的常量。時間可以分解,這一句話理解起來可能有點困難。但是,只要想通了道理也是很簡單的。要明白這個道理,首先必須了解兩點。第一是時空的不可分性,這一點估計大家都明白,離開了空間談時間,或者離開了時間談空間,都是毫無意義的。第二點是時間的多樣性,這一點了解起來可能有一點麻煩。在日常生活中,我們接觸到的都是時間的合成體,也就是各個分時間有機結合形成的一個總的時間體系。可能你們會覺得我是在狡辯,其實不是。只要你們換一個角度去想,一個結果,可能是幾個不同的原因形成的。就拿運動來說,我們觀察到的一般都是幾個不同運動產生的一種運動的結合體,即合運動。關於時間,我們也可以這樣去想。我們看到的時間結合體,可以是由物體運動的時間,歷史時間(即經歷時間)和其他的一些時間構成。而運動時間,我們又可以看成由上下運動的時間,左右運動的時間和前後運動的時間。當然,劃分方法是多樣的,這就構成了時間的多樣性,至於如何去劃分,這就要由不同的情況而定。一部分時間對應一段空間。在這個不完整的空間里,時間起到了決定性的作用。
我們之所以是三維生物,是以為這個維度的空間里只存在三維的時間。時間的不完整決定了空間的不完整。我們不能認識其他維度的空間,是因為我們不具備在那個空間裡面運動的時間。時間的多樣性決定的空間的多樣性。同時,因為時間的不同分解方式,註定了我們的三維空間也是相對的,它可以被命名為一維,二維,甚至是任意維——完全取決於不同的分解方式。時間是決定維度的關鍵,同時,它也是決定低維物體高維存在方式的關鍵。
讓我們看看科學上的說法:低維是空間上的缺陷,它們不具備在高維世界內運動的空間。關於這一點,有一個疑問,那就是我們怎麼可以發現這個缺陷。我們認為的低維不存在某一個空間長度,是因為我們無法確定它有那一個長度,也就是我們現在用最好的設備也無法觀察到那一個長度差。那麼,將來呢?我們現在無法認證,可能將來會有人證明那個低維物體確實屬於高維。因此,低維與高維並不存在所謂的空間差。那麼,我們如何區別高維與低維?很簡單,用時間。用時間去解釋任何一個維度空間,我們也可以認為,低維之所以比高維低級,是因為它們存在時間上的缺陷,它們無法在時間范疇內感受高維的存在。所以,我們要去了解低維或者高維,先要知道它們存在的時間范圍。高維與低維之間可以實現轉化,道理是很簡單的,只要加入或者去掉一個時間單位就可以了。然而說起來很容易,做起來卻很復雜,我們對時間的概念都是如此模糊,要想在空間范圍類實現時間的轉化就更困難。
對四維空間,一般人可能只是認為在長、寬、高的軸上,再加上一根時間軸,但對於其具體情況,大部分的人仍知之甚少。有一位專家曾打過一個比方:讓我們先假設一些生活在二維空間的扁片人,他們只有平面概念。假如要將一個二維扁片人關起來,只需要用線在他四周畫一個圈即可,這樣一來,在二維空間的范圍內,他無論如何也走不出這個圈。現在我們這些生活在三維空間的人對其進行「干涉」。我們只需從第三個方向(即從表示高度的那跟軸的方向),將二維人從圈中取出,再放回二維空間的其他地方即可。對我們這些三維人而言,四維空間的情況就與上述解釋十分類似。如果我們能克服四維空間,那麼,在瞬間跨越三維空間的距離也不是不可能。
從零維空間到四維空間
——淺談幾何中的純概念研究
(馬利進 隴東學院數學系 甘肅慶陽 745000)
【摘要】
幾何不一定是真實現象的描述,幾何空間和自然空間並不能完全等同看待,純概念的研究幾何的發展是數學界的一個里程碑。從零維空間到三維空間,尤其是從三維空間到四維空間的發展更是幾何學的的一次革命。
【關鍵詞】
零維;一維;二維;三維;四維;n維;幾何元素;點;直線;平面。
【正文】
n維空間概念,在18世紀隨著分析力學的發展而有所前進。在達朗貝爾.歐拉和拉格朗日的著作中無關緊要的出現第四維的概念,達朗貝爾在《網路全書》關於維數的條目中提議把時間想像為第四維。在19世紀高於三維的幾何學還是被拒絕的。麥比烏斯(karl august mobius 1790-1868)在其《重心的計算》中指出,在三維空間中兩個互為鏡像的圖形是不能重疊的,而在四維空間中卻能疊合起來。但後來他又說:這樣的四維空間難於想像,所以疊合是不可能的。這種情況的出現是由於人們把幾何空間與自然空間完全等同看待的結果。以至直到1860年,庫摩爾(ernst eard kummer 1810-1893)還嘲弄四維幾何學。但是,隨著數學家逐漸引進一些沒有或很少有直接物理意義的概念,例如虛數,數學家們才學會了擺脫「數學是真實現象的描述」的觀念,逐漸走上純觀念的研究方式。虛數曾今是很令人費解的,因為它在自然界中沒有實在性。把虛數作為直線上的一個定向距離,把復數當作平面上的一個點或向量,這種解釋為後來的四元素,非歐幾里得幾何學,幾何學中的復元素,n維幾何學以及各種稀奇古怪的函數,超限數等的引進開了先河,擺脫直接為物理學服務這一觀念迎來了n維幾何學。
1844年格拉斯曼在四元數的啟發下,作了更大的推廣,發表《線性擴張》,1862年又將其修訂為《擴張論》。他第一次涉及一般的n維幾何的概念,他在1848年的一篇文章中說:
我的擴張的演算建立了空間理論的抽象基礎,即它脫離了一切空間的直觀,成為一個純粹的數學的科學,只是在對(物理)空間作特殊應用時才構成幾何學。
然而擴張演算中的定理並不單單是把幾何結果翻譯成抽象的語言,它們有非常一般的重要性,因為普通幾何受(物理)空間的限制。格拉斯曼強調,幾何學可以物理應用發展純智力的研究。幾何學從此開始割斷了與物理學的聯系而獨自向前發展。
經過眾多的學者的研究,遂於1850年以後,n維幾何學逐漸被數學界接受。
以上是n維幾何發展的曲折歷程,以下是n維幾何發展的一些具體過程。
首先,我們將點看作零維空間,直線看作一維空間,平面看作二維空間,並觀察以下公設:
屬於一條直線的兩個點確定這條直線。 1.1
屬於一條直線的兩個平面確定這一條直線。(比較這個公設和公設1.1)。 1.2
屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面。(公設1.2的推論) 1.3
屬於同一個平面的兩條直線,也屬於同一個點。 1.4
可以推斷出:
1. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,確定另一個高一維的空間。例如:兩個點(我們將它們看作兩個零維空間)確定一條直線(一維空間)。屬於同一個點(規定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)也屬於同一個平面(二維空間)。
2. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,也可以確定一個低一維的空間。例如:兩個平面(兩個二維空間)確定一條屬於它們的直線(一維空間)。屬於同一平面(限定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)確定一個點(零維空間)。
3. 結論2沒有包括這一事實,即兩個平面可以確定一個高一維的空間。它只假定它們確定一條直線,這是比平面低一維的空間。這就留下了一個把我們的思想引申到高維空間的缺口。這個缺口的消除可在推論1.3「屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面」中,用幾何元素直線、平面和三維空間依次的代替幾何元素點、直線和平面來達到。
下面的推論是替換的結果。屬於同一條直線的兩個平面也屬於同一個三維空間。
有了這個新的推論,我們就把與其他幾何元素直接對應的幾何元素——三維空間也包括了。
下一步是把對偶原理應用於這一推理,並從這些新引申的推論中得到一些固有的結論。在對偶原理將通過幾何元素——平面和空間的位置交換而被應用。這時我們得到下述推論:
屬於同一條直線的兩個三維空間也屬於同一個平面。 1.5
從推論1.5我們可以得到下述公設:
屬於一個平面的兩個共存的三維空間確定這一個平面。 1.6
在上述1.5和1.6的基礎上,可以提出下面的看法:
1. 四維空間的幾何條件是很明顯的,因為維數相同的兩個已知空間,只能共存於比它們高一維的空間里。例如:兩條不同的共存直線(一維)位於一個平面內(二維);兩個不同的共存平面(二維)(沿一直線共存)位於一個三維空間里;兩個不同的共存三維空間(沿一個平面共存)位於一個四維空間里。
2. 在幾何上被看作是不屬於同一直線而相交於一點的兩個平面,屬於不同的各別的三維空間。
四維空間的概念也可以通過解析幾何的手段來研究。在那裡我們可以利用代數方程來表示幾何概念。為了利用這個手段進行觀察以導致對四維空間的理解,我們來研究三維空間體系中的三個幾何元素——點、直線和平面的方程。利用笛卡爾系統表示,我們可以寫出:
點的方程:ax + b = 0 (坐標系:直線上的一個點)。
直線的方程:ax + by + c = 0 (坐標系:平面上的兩條正交直線)。
平面的方程:ax + by + cz + d = 0 (坐標系:三維空間的三個互相垂直的平面)。
從上面的研究我們可以看出:
所表示的每一個幾何元素(或空間)的方程中的變數數目,等於這個空間的維數加1。
坐標系中的幾何元素與被表示的幾何空間的幾何元素的維數相同。
在這個坐標系中,幾何元素的數目等於被表示的空間的維數加1。在坐標系中,幾何元素的這個數目是最低要求。
用來表示幾何元素的坐標系,位於比它所含有的幾何元素高一維的空間里。
根據上述觀察,我們可以寫出三維空間的下述方程。應當注意:這個方程有四個變數(x、y、z、u)。
ax + by + cz + + e = 0
現在我們可以斷定:
1. 這個坐標系的幾何元素有三維,即它們是三維空間。
2. 在這個坐標系中有四個三維空間。
3. 這個坐標系位於一個四維空間里。
我們對於四維空間乃至更高空間的研究,不是通過實驗總結的方式,在現實中我們很難發現並推導出它們的一般規律,對於這些問題,我們可以採取一種新的研究方式。即:純概念的研究。通過這種方式,我們可以容易的推導出這些很重要但在現實中不易想像的新內容。
【參考文獻】
【1】. 《四維畫法幾何學》
[美]C.E.S.林德格倫, S.M.斯拉比(著)
謝申(譯), 周積義(校)
清華大學出版社
【2】. 《分形的哲學漫步》
林夏水(等著)
首都師范大學出版社
【3】. 《解析幾何》
(第三版)呂林根, 許子道, 等編
高等教育出版社
【4】. 《數學哲學》
[美]保羅.貝納塞拉夫, [美]希拉里.普特南(編)
商務印書館
在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義。
四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至於高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間里(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各坐標值均發生了變化,且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標,它與空間坐標是有聯系的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種「此消彼長」的關系。
四維時空不僅限於此,由質能關系知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)並不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空里,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。
在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。
一維是指一條有原點的直線,如數軸之類,意思是定下原點後,就可以用一個數字表示位置
二維是指一個平面,需要用垂直相交的軸來定位,通過兩個數字表示位置
三維類推就是三個數字啦,就好像立體空間
四維通常指的是在三維立體空間上加上時間軸,用某時間點上的三維數字標志位置狀態,我們應該是在四維空間中的
五維就是動態的空間叫「速度」
六維是因動產生摩擦而生「溫度」
七維是因溫度產生熱至爆炸而生「電」
科學家們認為,三維空間模型已經是非現實的,現在宇宙學家將時間看作第四維,而第五維指的是能量無界限。根據科學家的假設,宇宙是平坦的,而這就有可能作時光旅行。

【多維空間】

如果問一個知道初速和質量的炮彈在空間中的運動軌跡,這沒法回答,因為除了3維空間,還有兩個因素,在運動中起主要作用:引力和阻力。這個空間是在地球上還是月球上,將有不同結論。使得結論比較准確的方法是用5維來描述空間。
同理,溫度、壓力、密度等等,很多因素都可成為影響科學結論的一維來影響空間。則綜合作用下的空間,就是多維空間。而不僅僅限於時間加空間的4維。
現代物理學界公認的理論是八維空間,分為X維(物體的長)、Y維(物體的寬)、Z維(物體的高)、時間維、重力維、電磁力維、萬有引力維、萬有斥力維。這一理論由德國物理學家巴克哈德 海姆於1957年創立。這與我們今天認識的多維空間比較接近了,也是實驗可以證實的,而不是弦理論提出的一些不可證實的空間,但其局限性是顯而易見的,科學又進步了。

㈩ 誰能幫忙解釋下什麼是四維空間

這樣說吧,可能你會更明白點。
1,兩條線段組成一個平面,兩個平面又組成一個立體,當這個立體在不停的無規則的轉動時,你可以看到更多更多的立體,但是你今天看跟明天看又不一樣,所以又組成以時間為坐標軸的四維空間。
2,一個平面內永不相交的兩條直線能組成一個平面,在一個三維空間內,永不相接的兩個平面就能組成一個立體,也就是三維空間,所以,你在不同時間內看到的立體的東西根本就不一樣,所以說在某種情況下兩個立體東西根本沒法相碰,這就是在不同時間里。以此類推,當一個三維東西在任何情況下都不能相碰時就成了四維,讓他們相碰不了的就是時間,所以說時間就是另一個坐標軸。
要是再不懂我就沒辦法了,其實多想這個會改變你對世界看事物的四維方式。這樣你的思維方式就會更簡單。

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