我们日常生活中所说的是“四维空间”,基本上都指的是爱因斯坦在《广义相对论》和《狭义相对论》中提到的“四维空间”的概念,爱因斯坦认为,我们所处的宇宙是有时间和空间构成的,而思维空间,实际上就是普通的三维空间和时间组成的整体。
关于时空的关系,其实是非常复杂的,是在空间的价格上比普通的三维空间的长、宽、高三条轴之外又多了一条时间轴,而这条时间轴又是一条实数值的轴,按照这种说法,一维指的是线、二维指的是面、三位则是静态空间,而四维是动态空间,
四维空间的说法,对于几何学中的相对论广泛传播起到了极为重要的作用,但是这并不是说四维世界就是时间,但是因为人的眼睛只能看到三维的东西,所以对于四维是非常难理解,这就相当于当一个人只有一只眼睛、一只耳朵,就很难理解距离了,因此在他的眼中,可能世界是二维的。
对于大多数人来说,只能理解静态的世界,也就是我们现在所处的三维世界,但是其实三维后面的维度世界是能根据数学理论进行构建的,在量子力学中,认为世界是11维的,这就是一个非常复杂的概念了。
四维空间到底是什么样子的?它与三维空间有什么区别?
我们生活在三维空间里(或者四维时空里),很多人想知道有没有更高维度的空间呢,比如说四维空间?
在很多科幻小说里,会出现四维空间的相关故事情节,但没有相关的科学依据,只是为故事情节服务的。
那么四维空间到底是什么样子的呢?
从数学上来描述,很简单,就是一个点上有四条相互垂直的线组成的空间,就叫四维空间。
这个定义简单是简单,但理解起来就很抽象了。
我们的传统认知是这样的,一个点只能有三条相互垂直的线,不可能有第四条线。另外一条线,或者说另外一个维度在哪里呢?
四维空间,还有更高的高维空间,都太抽象了,也很难去检验是否真的存在。
那么,如果真的存在四维空间,它有什么特点呢?与三维空间有什么区别?
首先,由于多出了一个维度,四维空间势必会比三维空间更具有包容性,能装下更多的东西,说白了就是“四维空间比三维空间更大”!
再者,四维空间里,从一个地方到达另一个地方,会有更多的选择。更直白地说,与三维空间相比,会多出无数种选择。如果一个人在四维空间里行走,可以突然在某地消失,然后瞬间出现在另一个地方。
第三,在四维空间里,可以轻松地将三维空间折叠,实现瞬间移动。就像三维空间可以折叠一张二维的纸,让纸上的两个点重合一样。
不过,以上所有对四维空间的描述都只是想象和推论,根本无法证实,更多的特点需要大家去脑补。
对于四维空间,还有一种叫做“超立方体”的描述,超立方体的每一个面,都相当于三维空间。用数学概念理解就是:点成线,线成面,面成体,而体成超立方体。
除了四维空间,科学家们还提出了更高的维度概念。而目前几乎所有的前沿物理理论,都是建立在高维空间基础上提出来的,比如说弦理论以及引申出来的M理论,超弦理论等,涉及到多达十个维度甚至更多的维度。
不过弦理论更多的只是复杂的数学描述,晦涩难懂,而且很难在实验中进行验证。
科学家们发现,在更高的维度空间里,大自然法则很容易达成统一,这对于追求宇宙至理的科学家们来讲是一种动力,因为科学家们追求的就是简洁简单的理论,他们认为大自然法则也应该是简洁的。