08-01
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隨著三體的爆火，里面神級(jí)文明對(duì)維度武器的利用吸引了很多人對(duì)“維度”這個(gè)概念的興趣，降維打擊真的是很酷，二向箔更是讓我們大呼這科幻過(guò)癮，可是有部分的朋友們好像對(duì)時(shí)空，空間與維度的理解出了一些偏差，那么今天就和大家聊聊與維度，時(shí)空與空間的相關(guān)的話(huà)題。
我們先說(shuō)說(shuō)什么是四維空間，四維空間與四維時(shí)空是不同的，甚至可以說(shuō)是兩個(gè)完全不同的概念，這就導(dǎo)致了網(wǎng)上很大部分的時(shí)空科普視頻都是有一定問(wèn)題的。要知道二者的不同，我們首先要知道學(xué)術(shù)界關(guān)于“維度”的定義，“維度”一詞在不同的領(lǐng)域具有不同的定義，比如在物理和數(shù)學(xué)上，維度的差別就很大了。
數(shù)學(xué)上的維度
數(shù)學(xué)上的維度一般就是多了一個(gè)坐標(biāo)，點(diǎn)A(x,y)就是一個(gè)二維坐標(biāo)，而B(niǎo)(x,y,z)則是一個(gè)三維坐標(biāo)，這里的x，y，z就是維度，因此數(shù)學(xué)領(lǐng)域里，我們可以有無(wú)數(shù)的維度，只需要加一個(gè)坐標(biāo)參數(shù)即可。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)學(xué)上的四維空間是指一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的“歐幾里得空間”，假設(shè)一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)為A（x,y,z,t），這里的第四維t具有和其它三個(gè)坐標(biāo)一樣的性質(zhì)，并沒(méi)有特殊的屬性。
物理上的維度
物理中的維度則不是這樣的，維度在物理中一般指獨(dú)立的時(shí)空坐標(biāo)數(shù)目，而四維時(shí)空又叫做“閔可夫斯基時(shí)空”，閔可夫斯基是愛(ài)因斯坦的老師，也相當(dāng)厲害，是他最先將愛(ài)因斯坦與洛倫茲的理論合二為一進(jìn)行了新的表述，稱(chēng)“3+1維時(shí)空”，即三維空間加一維時(shí)間。愛(ài)因斯坦剛開(kāi)始對(duì)自己老師的這種觀點(diǎn)很不認(rèn)同，但是隨著他研究出了廣義相對(duì)論，他才意識(shí)到這種3+1描述的重要性。
歐幾里得空間
基于數(shù)學(xué)與物理的理論，我們就衍生出了兩種關(guān)于空間維度的理論，第一種就是“歐幾里得空間”，他認(rèn)為時(shí)間與空間相互獨(dú)立，二者不能夠放在一起考慮。針對(duì)這個(gè)理論，人類(lèi)利用二維創(chuàng)造出了三維的“莫比烏斯環(huán)”，利用三維構(gòu)思出了四維的“克萊因瓶”。
閔可夫斯基時(shí)空
而“閔可夫斯基時(shí)空”則認(rèn)為時(shí)空一體，時(shí)間與空間不可分割，我們?nèi)祟?lèi)就生活在三維空間里，但是有一個(gè)一維的時(shí)間。在這種理論下，我們認(rèn)為時(shí)間也是可以用多個(gè)坐標(biāo)來(lái)表示的，然后將時(shí)間與空間進(jìn)行排列組合，就形成了多維空間，這樣就出現(xiàn)了“平行宇宙”的理論。
四維空間
理論說(shuō)到這里相信大家對(duì)時(shí)空與空間已經(jīng)有一個(gè)清晰地定義了，這里我們先說(shuō)說(shuō)四維空間，一般我們認(rèn)為一維就是一條直線(xiàn)，線(xiàn)動(dòng)成面，二維就是一個(gè)平面，面動(dòng)成體，三維就是一個(gè)立體。這里可能大家會(huì)犯一個(gè)錯(cuò)誤，我們知道直線(xiàn)就是特殊的曲線(xiàn)，那一維能不能是曲線(xiàn)呢？同理，二維能不能是曲面呢？答案是毋庸置疑的，都可以。因?yàn)槲覀兤綍r(shí)接觸的坐標(biāo)系里的坐標(biāo)軸都是直線(xiàn)的，所以我們就默認(rèn)了直線(xiàn)與平面，但放在維度上這是不準(zhǔn)確的，曲線(xiàn)與曲面才是相對(duì)準(zhǔn)確的，直線(xiàn)與平面只是特殊情況。
假如有一個(gè)一維生物，他只能向前或者后退，不能往前后左右運(yùn)動(dòng)，那我們就認(rèn)定這是一個(gè)一維世界?；谶@個(gè)方法，不管是直線(xiàn)還是曲線(xiàn)的一維世界，亦或是曲面或平面的二維空間，三維的空間與空間扭曲我們的大腦里也有畫(huà)面，可是你能夠想象出一個(gè)四維空間嗎？實(shí)話(huà)實(shí)說(shuō)，人類(lèi)的感官注定了人類(lèi)是無(wú)法想象出四維空間的，因?yàn)槲覀儚奈匆?jiàn)過(guò)。要知道，我們?nèi)祟?lèi)的一切藝術(shù)創(chuàng)造與科學(xué)發(fā)明都來(lái)自于一個(gè)具象，人類(lèi)是無(wú)法無(wú)中生有地去描繪一個(gè)東西的，就像一個(gè)天生的盲人，無(wú)論他多聰明，你永遠(yuǎn)無(wú)法向他解釋天空的藍(lán)色是什么。
這里可能有人還是不信我們?nèi)祟?lèi)無(wú)法想象四維空間，我們?cè)倥e個(gè)例子，我們知道，低維空間經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)與折疊就會(huì)得到高維空間，一條線(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周再對(duì)折會(huì)得到一個(gè)圓，一個(gè)平面旋轉(zhuǎn)一周再對(duì)折就會(huì)得到一個(gè)莫比烏斯環(huán)，這時(shí)候你想象一下將一個(gè)正方體旋轉(zhuǎn)在對(duì)折，你想得出來(lái)嗎？我們能夠在理論上說(shuō)清楚克萊因瓶，但我們永遠(yuǎn)無(wú)法想象一個(gè)真正的克萊因瓶是啥樣的。
其實(shí)我們想象不出四維空間是很正常的，因?yàn)槲覀兊母泄俣际嵌S的，比如我們看到的物體都只是一個(gè)平面，是因?yàn)橐暡畈艜?huì)讓你有立體感，所以才會(huì)有以假亂真的畫(huà)作。所以可以這么說(shuō)，我們認(rèn)識(shí)的三維物體都是二維化的。假定你在你的大腦里想象一個(gè)正方體，那么這個(gè)正方體肯定是在轉(zhuǎn)動(dòng)的，現(xiàn)在請(qǐng)你讓你腦中的正方體停下來(lái)，這時(shí)候你還能看到這個(gè)完整的正方體嗎，你看到的永遠(yuǎn)是一個(gè)平面，你不可能同時(shí)看到這個(gè)正方體的6個(gè)面。這是因?yàn)槲覀兊囊曈X(jué)感官都是二維的，假設(shè)你有一雙三維的眼睛，你才會(huì)同時(shí)看到一個(gè)立方體的6個(gè)面，或者舉個(gè)更加清晰地例子，你玩紙牌游戲時(shí)，要是你的視覺(jué)是三維的，那么你就可以在紙牌扣著時(shí)看到牌面是什么，那么即使你技術(shù)一般，只要牌面還可以，基本就是贏定了的節(jié)奏。
除了上面的例子，還有人喜歡用螞蟻舉例，總愛(ài)說(shuō)螞蟻是二維生物，這些人覺(jué)得螞蟻生活在一個(gè)沒(méi)有高度的概念的平面上，那你可是誤解螞蟻了，要是小編我是一只螞蟻，我肯定會(huì)說(shuō)，哪涼快哪呆著去，不懂可以說(shuō)但是不可以亂說(shuō)，有會(huì)飛的螞蟻知道嗎，而且螞蟻再小也是有高度的，1毫米不是高度啊。這里小編可以告訴大家，只要是我們?nèi)庋劭吹降膶?shí)物，都是三維物體。
四維時(shí)空
四維時(shí)空這個(gè)理論很有趣，時(shí)間是這里的第四個(gè)維度，空間中的一點(diǎn)如果用坐標(biāo)來(lái)表示就是A(x,y,z)，而時(shí)間卻只有一個(gè)坐標(biāo)，這意味著他只有X軸。這里讓我們打開(kāi)思維的大腦，要是時(shí)間有Y軸會(huì)怎樣？在四維時(shí)空理論中，時(shí)間的Y軸只是一種可能性，這意味著經(jīng)過(guò)Y軸上的點(diǎn)我們可以畫(huà)出無(wú)數(shù)條平行于X軸的直線(xiàn)，這里的每一條線(xiàn)都是一種可能性，在不同的可能性里，你可能是一個(gè)廚師，也可能是一個(gè)老師，亦或是一個(gè)首富。這就是平行宇宙理論的由來(lái)，按照這個(gè)理論，科學(xué)家們繼續(xù)往下推理，我們的的宇宙最高將是10維的。在10維宇宙里，包含了一切與一切的可能性。
更新于 08-01來(lái)自
