為什麼人類無法畫出四維空間?

沈偉鵬


從某種角度來說,低維度是高維度的一個投影,或者說是高維度的一個截面,例如一維是一條線,把這條線切開,它的截面是一個點。

而二維是一個面,這個面的截面是一條線,而三維則是一個立方體,把這個立方體切開,你會看見一個平面。

但問題來了,有什麼東西切開,截面是一個立方體呢,答案是完全想不出來,想不出來很正常,因為人類是一種三維生物。

不僅我們看到的事物是三維的,連我們這個世界也是三維的,而在三維空間的基礎上,人類想象出了四維空間這個概念。

當然了,從數學的角度來看,維度的概念很容易推導,不僅可以推導出四維空間,甚至可以推導出五維空間,六維空間,甚至是N維度空間。

但現實的角度就不同了,不僅很難想象,也沒有任何的證據,所以真實的四維空間可能不存在,既然不存在,這個問題就沒什麼好說的。

其次就是四維時空的概念,四維空間和四維時空是兩碼事,廣義上的四維時空,指的是三維的空間,加上一維的時間,它們組合在一起,就是四維時空。

但一些研究者認為,時間並不是真正的第四維,它是一個偽維度,它和另外的三個維度,有著本質的區別。

那麼一個真實的世界,至少是四維的時空組成的,而且低維度的生命,是無法理解高維度的,例如存在一個二維的世界。

這個二維世界中的生命,永遠都只有四個方向,即前後左右,在這些生命的視角當中,它們只能看到物體的一條邊,這條邊就是一條線。

如果有人拿走了這個物體,這個生命是無法理解的,在它們的思維當中,這條線突然消失了,不過理論上來說,不存在一個二維的真實世界。

因為二維的世界有很多的缺陷,所以僅就目前來說,只有四維的時空是真實存在的,而其他的維度都是假設出來的…..


種植恆星


人類無法畫出四維空間這種說法有點片面,因為四維空間大部分人肯定是無法理解的,但不排除有人會理解。我們目前認為的四維空間是我們生存的三維空間+時間,我們用肉眼是無法直接觀測四維空間的,那麼,就算能畫出四維空間也是看不到的。有種描繪空間維度的假想,假設一張紙上存在著一種二維的生物,它只能在二維的平面內運動,用一個框將其框住,它將無法逃脫,也不能選擇從上方逃脫,因為它不能想象並描述出真實的三維空間,因為它無法進入三維空間,真實的三維空間是什麼樣它是無法得知的。

對於我們人類來說,三維空間我們可以用二維的繪畫來描述,如果用二維繪畫來描述四維空間,其中差了兩個維度,這就好比畫一條直線(一維空間)來描述三維空間,怎麼做到呢?反正我也想象不出來。人類作為三維空間的生物,增加一個空間維度,其實很難理解,從維度的角度來說,維度就是描述一個點所需的最小座標數,如果我們要描述一個四維空間的物體,那麼問題來了:第4個維度該表示什麼?

我們並不知道它丈量的到底是什麼量,同樣的,任何n維生物在試圖想象n+1維空間時都會遇到相同的問題。但通過投影是可以畫出四維圖形的,比如超立方體:一個頂點連著4條柱。我們的宇宙可能高達11個維度,因此要弄清楚宇宙的全部奧秘,估計人類要自己先有所進化。


川陀太空問答


人類永遠也無法畫出真正四維空間的狀況。因為在我們這個宇宙,人類從未見過也不可能見到四維空間。

目前維度解釋認為,四維空間是由無數三維空間組成,假定這個描述是正確的,誰有能耐畫出無數個三維空間?

我們是在三維宇宙是無法真正理解四維空間的,一切企圖描繪出四維空間的努力都只能是憑自己的理解和想象,即使得到很多人認可,認為畫得再"像",誰又能證明其真正"像"呢?

這就是所謂四維空間模型

就像很多人不斷地提出這樣的問題:飛碟是用什麼動力飛行呢,是怎樣克服地球重力的呢?時空通訊過去回答過不少類似問題,我認為這是一個偽命題。

因為除了傳說和謊言,或者幻覺,科學界沒有認定過一例真正的"飛碟"事件,這個"飛碟"本來就是一些人臆想臆造的事情,怎麼能夠去分析研究其動力原理呢?只有愚蠢的人和神棍才會去研究這種虛無的東西。

你能理解這種所謂的四維空間模型嗎?

人們從數學角度上對0維到N維空間進行建模,認為0維就是一個點,這點沒有體積;一維就是一根線,由無數個0維組成,只有長度而沒有寬和高;三維就是具有長寬高的立體事物,由無數個二維組成,就是我們的世界;四維就是無數個三維組成等等。這種描述也只有認同的人多少,並不能證明描述的正確。

時空通訊並不否認這異度空間的存在,就像不否認外星文明可能存在一樣。時空通訊甚至認同宇宙大爆炸之前的奇點就是超時空的東西,或許是個0維事物,所以人類永遠無法解釋。時空通訊只是反對隨意的編造和謊言,反對大言不慚胡言亂語。事實上現在的弦理論認為我們的宇宙有11個維度,只是由於其他維度在宇宙發展中都捲曲了,到了很小很小的存在,人類發現不了它們。時空通訊對於這些新理論並不排斥。

也有人把四維空間描述成莫比烏斯環和克萊因瓶

但時空通訊認為,人類就是三維世界的東西,就是生活在三維世界,三維世界的人類永遠對不同維度的事物只能猜想,無法進入和證實,我們不同維度的物質無法完整穿越時空,特別是生物無法在不同維度生存。

除非物質性質發生了改變,比如黑洞在強大的時空曲率下,將物質壓縮到極致,壓縮到人類無法瞭解的地步,就穿越了時空,成了奇點。這個時候人類或者各種三維世界的生物還能活著去感知嗎?所以人類永遠無法真正的描繪出四維世界的真實狀況,也永遠無法真正感知超時空的東西。

這就是時空通訊的觀點,歡迎理性討論點評和發表高見。如喜歡本文,歡迎轉發轉載和收藏,但須註明出處,尊重作者原創版權。感謝粉絲朋友的關注支持和理解。


時空通訊


小編比較認同這個提法,即人類是無法畫出四維空間的。即便是公認的非常有智慧的人,比如愛因斯坦、牛頓等,也無法將四維空間描繪出來。原因在於人類是無法感應到四維空間的。也就是說,人類不存在能夠感受到四維空間的器官。

就比如說一個天生的瞎子無法理解光明的世界,即使他可以通過觸覺和想象加工出世界上一些東西,但是卻無法感受到陽光照耀和五顏六色。當全世界人天生都是瞎子的時候,也許出現一個提法說世界是由色彩的,這時世界上根本沒有顏色這個概念,那麼表現顏色也就無從下手了。

其次,小編認為即使極個別人對四維空間能夠產生一點正確的理解,想爭取到大多數人甚至一部分人的認同都是極困難的。主要還是難以跨越的“生理缺陷”(類似的例如狗能聽到我們口中的超聲波;某些動物只能分辨黑白部分顏色等)。

接下來小編想提一提什麼是四維空間,主要給出兩種主要的觀點。

有很多人是認為四維空間是三維空間+時間,四維空間裡三維空間中的虛時間就會成為一個時間座標軸,而且各種物體可以通過移動穿越虛時間。

還有一部分人認為,三維空間是採用相同的計量單位的,而時間的本質是對物質運動過程的劃分(時是物質的運動過程)。因此第四維空間也應該採取和第三維空間相同的計量單位。這種三維空間+時間的說法其實是四維時空(而四維時空因為本身就是四維的所以可以直接稱之為時空)。

其實四維空間問題特別抽象,現在的討論也全是基於四維空間理論確實正確的基礎之上的,感興趣的朋友還可以參考劉慈欣關於四維空間的描述。等到科學技術極度發展之後,人類對自然規律的認識全面刷新,說不定會對高維度空間有新的更科學的解釋。

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人類無法畫出四維空間,是因為對人類來說完成這一任務太難了。

比如零維空間是一個點,那麼由無數個點疊加,就可以成為一維空間。這是非常好理解的,但是由一維空間組成二維空間,則必須再畫一條與原來一維空間垂直的另一條一維空間,才能確定一個維空間。這個理解起來難度就大了。到了三維空間的時候,就需要再畫一條與原來二維空間垂直的一維空間,才能得到。可見,一維、二維、三維空間,其實質就是隻要朝著與原來空間垂直的方向上畫一條一維空間就可以實現。因此,四維空間只要做一條與原來三維空間垂直的一維空間就可以構成。但是,直到現在人類也不知道,怎麼來畫一條和三維空間垂直的一維空間。因為,垂直一個面好畫;但是,垂直於一個體,是非常難畫的!

所以,人類顯然就不能理解四維空間。畢竟,不僅畫都畫不出來。而且即使人類已經進入3D打印時代,但是仍然無法拿出一個四維空間的模型,甚至連和三維模型垂直的另一個一維空間都無法進行模擬。這一點可能也是日後人類需要努力的一個主要方向!


地震博士


給蝸牛背上墨囊,跟它說:“畫個三維圖”。蝸牛回答說:“我生活在二維空間怎麼能畫出三維的畫?”“你只需要向前爬就可以了”然後蝸牛揹著墨囊爬上樹,爬過牆!

蝸牛覺得自己生活在二維空間,是因為他沒有三維的感受器。

這只是個簡單的例子!

其實人也是一樣的,誰能確定我們不是生活在更高緯度空間呢?

一堵牆就把我們擋住了,是因為牆擋住了我們!但擋住我們的到底是不是牆呢?

把你的眼睛蒙上,耳朵堵上,觸覺去掉。然後把牆去掉,你能穿過去麼?

只要把牆種植在你的意識裡,牆就在那裡了!把宇宙植在所有人的意識裡,宇宙就在那裡了!

所以,我們的侷限性太大,根本無法感知我們到底生活在什麼維度裡。

也許我們就是一個點的快速移動形成的。也許我們只是在一張顯示器上~~~

量子說:10億光年外一哥們,老是跟我學,我一動它就動!





哇好奇怪


這個問題,我們用比喻的方式來解釋,可能要形象的多。

假設有這樣三隻螞蟻,第一隻螞蟻是屬於一維生物,簡稱螞蟻a,第二隻螞蟻屬於二維生物,簡稱螞蟻b,最後一隻螞蟻屬於三維生物,簡稱螞蟻c(當然,現實的螞蟻是屬於三維世界的,這裡只當做一個假設)。


現在我們假設二維世界有一條彎曲的線,這條線上的主人公就是螞蟻a,其實螞蟻a一直生活在這條彎曲的線條上,只不過對它來說,它走過的路程都是直線,它從來就沒有覺得自己拐過彎,這時候,生活在二維空間內的螞蟻b肯定認為螞蟻a在說謊,甚至認為螞蟻a是個笨蛋,而螞蟻c也這麼覺得。然而事實就是如此,螞蟻a真的無法感覺到自己曾經無數次走過的路途竟然是彎曲的。它再怎麼苦思冥想都無法想象的出來,彎曲的路究竟是怎樣的。對於螞蟻a來說,二維空間是它思維無法到達的地方,因為連它的大腦都是一維的。


同理,現在我們給螞蟻b設計一個圈套,於二維平面上用裝滿水的漏水細管,在螞蟻b回家的路途上畫一條長長的水痕,這時螞蟻b一看,會氣的跳腳,這時候用一句俗語比喻比較形象:急得像熱鍋上的螞蟻。此時的螞蟻b肯定認為這條水痕是一個超自然現象,不過的確,在二維生物看來,憑空出現的水痕並不科學,不符合二維世界的科學定律。而這時,三維世界的螞蟻c估計會嘲笑螞蟻b,在它看來,輕鬆一跳便可以跳過水痕,並不需要太費力。但是,任螞蟻b再怎麼思維思考,它也無法想象出這條水痕究竟來自於何方,更沒有辦法走過那條水痕。因為它的大腦也是屬於二維的。


我們在螞蟻c嘲笑螞蟻b的時候,悄悄的給它裝到一個火柴盒裡,然後突然給它封閉起來,這時候的螞蟻c是無論如何也逃脫不出火柴盒的,除了等死別無他法。同理,如果一個四維空間的高等生物將我們關在一個密閉的房屋內,我們又該如何逃脫出去呢?我們的處境和螞蟻a,螞蟻b以及螞蟻c其實都是一樣的,我們除了在屋內來回轉悠,沒有任何辦法能離開。因為我們的身體大腦都是屬於三維空間的。這就已經決定人類是絕不可能進入的了四維空間的。



說到這裡,說點題外話,可能你不會覺得上面說的有什麼可怕,但是如果四維生物將關住我們的房屋換成地球呢?地球外面再套上一個宇宙邊界呢?誰又能知道?又有誰敢肯定我們今天看到的三維空間不是假的,我們可能真的只是處於一個又一個的火柴盒之中。如果我們真的願意的話,我們也完全有能力,給一維世界和二維世界中的螞蟻a和螞蟻b設計一個世外桃源,讓他們永遠都不知道二維世界的真實模樣。

綜上所述,我們知道,人類是無法直觀的感受出真實的四維空間的,更不可能畫出來。人類被侷限的東西實在太多了,只有承認自身的侷限性,或許才能更好的發展吧。


科學與歷史愛好者


根本畫不出來

但是中國數千年前老子的道德經中早就解釋了什麼是四維空間

先來看看四維空間到底是怎樣的一種概念

確定四維空間的上限單位和第二大單位

一維空間,線最大,由點連接而成(道生一)

二維空間,面最大,由線相交而成(一生二)

三維空間,體最大,由面組合而成(二生三)

四維空間,道最大,由體反應而成(三生萬)

再以各動態空間來推算

動態的一維空間,曲線or無限延伸的線

動態的二維空間,曲面or無限延展的面

動態的三維空間,球體or無窮擴張的體

(小到細胞,大到星球都是球體)

動態的四維空間,天道or無限持續的道

以單位推測

一維空間,長度計測:米(道生一)

二維空間,面積計測:米的二次方(一生二)

三維空間,體積計測:米的三次方(二生三)

四維空間,道積計測:米的萬次方(三生萬)

米的萬次方,這個數字在人類如今掌控的數學中,已經失去了意義,只要數字不是一,那麼結果不是零就是沒有意義

最後再舉例理一遍

就拿唯一存在的一米距離,現在有一條一米長的線段

無數個點連接而成了這條一米的一次方的線段

(道生一)

四個一米線段可以組成一米的二次方的正方形

(一生二)

六個一平正方形可組成一米的三次方的正方體

(二生三)

N個一立方正方體交織一米的萬次方的正方道

(三生萬)

因為不知道N是多少,也不知道該從何下手,顯然沒人可以畫的出來

人類無法畫出四維空間,但也許有一天,人類發明的人工智能,或者更加高級的智能系統可以推演計算出四維空間到底是什麼樣的

四維空間應該就是一種規律,由世間法則一切萬物交織反應而成,所有的一切包括時間都是固定可見的

就像我們看一維二維空間一樣,可以看到四維空間的大神們,他們可能壓根意識不到我們的存在,或者我們只是他們數以萬計的消遣物之一罷了

(指在娛樂,如有雷同,純屬巧合)


老知什麼都想說


人類無法畫出四維空間,主要有三個方面的原因:

1.人們根本沒有見過四維空間長什麼樣?如何畫?

誰也沒有進入過四維空間,我們如何能夠畫出來四維?即便是想象,總的有些實物依據。而四維空間只是我們理論上可以存在的維度,沒有親眼所見,故而無法畫出來。



我們就生活在三維空間中,所以我們可以在紙面上很容易畫出立體的三維圖形。如果我們見過四維,那麼我們至少能夠在三維空間中製作一個類似於四維的投影,就像在二維紙面畫三維一樣,理論上我們三維完全可以畫四維。就是因為沒見過,所以四維長什麼樣子,大家只能夠靠想象力了。就像裡面庫伯進入的黑洞一樣,裡面四維就是時間可視化。還有進入的奇異世界,進入的量子世界,都是因為沒見過,所以只能夠想象著畫畫了。




2.作為三維人,三維的思維限制了我們想象四維是什麼樣子。

我們生活在三維中,我們可以想象三維、二維、一維的樣子,但是卻無法理解或者直觀地呈現四維的樣子。我們可以畫出來三維及其一下的維度,根本無法畫出來高於三維的空間。就像是二維生物,永遠無法知道三維的全貌一樣。水中的魚兒,也無法知道水外面的世界。我們就是低維生物,低維的大腦限制了我們畫出來四維。當然了,理論上三維可以畫出來立體的四維的,但首先這個作畫的生物,必須是四維生物才行。我們三維生物,根本就沒有作畫四維的能力。



3.四維並不存在

四維是否存在,是個爭議的話題。目前愛因斯坦把時間歸結為第四維,而很多人則認為時間既然不是統一的物理量,那麼理應不能夠稱作維度。甚至有人認為時間只是人類的記憶導致的,時間根本不存在。拋開時間之爭,現在的物理學實驗或者理論,並沒有那個可以明確指出來第四維是否存在。




雖然超弦理論認為我們的宇宙有10+1維,但是超弦理論也只是個假說,是否正確還值得我們懷疑。假如整個宇宙所處的環境就是三維,根本沒有第四維,那麼我們如何畫四維?如何畫一個不存在的東西?


科學探秘頻道



可以畫出來,上面這張就是思維空間圖;但是這樣的圖普通人很難理解,因為我們所看到的世界——是三維空間的二維投影。


所以,要畫出四維空間就要把四維空間降低兩個維度,空間的畸變很大,所以除了經過訓練的物理學家,一般人很難看懂。

要把這個問題說明白,就要說明四維空間是什麼;我先從0維說起,大家一起來想像一下(人的大腦是可以超維度的,所以可以想像出高維空間)

0維—— 一個點,沒有上、沒有下、沒有左、沒有右也沒有前也沒有後,就是一個點。

1維—— 無數個點(0維空間)組成的一條線,有了前和後的概念;但是,任然沒有左右和上下。

2維—— 無數條相同的線(1維空間)組成的一個面;有前後也有左右的概念,但是,上和下任然不存在。

3維—— 我們生存的空間;由無數個面(2維空間)一層一層的疊起來組成的“立方體”空間,有上下、有前後也有左右的概念。

4維—— 超越我們生存的空間;由無數個立方體(3維空間)組成的“超立方”空間。在這個空間裡,上下、左右、前後是無限的。

5維………………


當知道了四維空間是由無數個三維空間組成的,我們就可以想像出四維空間大概是這個樣子的:


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