为什么人类无法画出四维空间?

沈伟鹏


从某种角度来说,低维度是高维度的一个投影,或者说是高维度的一个截面,例如一维是一条线,把这条线切开,它的截面是一个点。

而二维是一个面,这个面的截面是一条线,而三维则是一个立方体,把这个立方体切开,你会看见一个平面。

但问题来了,有什么东西切开,截面是一个立方体呢,答案是完全想不出来,想不出来很正常,因为人类是一种三维生物。

不仅我们看到的事物是三维的,连我们这个世界也是三维的,而在三维空间的基础上,人类想象出了四维空间这个概念。

当然了,从数学的角度来看,维度的概念很容易推导,不仅可以推导出四维空间,甚至可以推导出五维空间,六维空间,甚至是N维度空间。

但现实的角度就不同了,不仅很难想象,也没有任何的证据,所以真实的四维空间可能不存在,既然不存在,这个问题就没什么好说的。

其次就是四维时空的概念,四维空间和四维时空是两码事,广义上的四维时空,指的是三维的空间,加上一维的时间,它们组合在一起,就是四维时空。

但一些研究者认为,时间并不是真正的第四维,它是一个伪维度,它和另外的三个维度,有着本质的区别。

那么一个真实的世界,至少是四维的时空组成的,而且低维度的生命,是无法理解高维度的,例如存在一个二维的世界。

这个二维世界中的生命,永远都只有四个方向,即前后左右,在这些生命的视角当中,它们只能看到物体的一条边,这条边就是一条线。

如果有人拿走了这个物体,这个生命是无法理解的,在它们的思维当中,这条线突然消失了,不过理论上来说,不存在一个二维的真实世界。

因为二维的世界有很多的缺陷,所以仅就目前来说,只有四维的时空是真实存在的,而其他的维度都是假设出来的…..


种植恒星


人类无法画出四维空间这种说法有点片面,因为四维空间大部分人肯定是无法理解的,但不排除有人会理解。我们目前认为的四维空间是我们生存的三维空间+时间,我们用肉眼是无法直接观测四维空间的,那么,就算能画出四维空间也是看不到的。有种描绘空间维度的假想,假设一张纸上存在着一种二维的生物,它只能在二维的平面内运动,用一个框将其框住,它将无法逃脱,也不能选择从上方逃脱,因为它不能想象并描述出真实的三维空间,因为它无法进入三维空间,真实的三维空间是什么样它是无法得知的。

对于我们人类来说,三维空间我们可以用二维的绘画来描述,如果用二维绘画来描述四维空间,其中差了两个维度,这就好比画一条直线(一维空间)来描述三维空间,怎么做到呢?反正我也想象不出来。人类作为三维空间的生物,增加一个空间维度,其实很难理解,从维度的角度来说,维度就是描述一个点所需的最小坐标数,如果我们要描述一个四维空间的物体,那么问题来了:第4个维度该表示什么?

我们并不知道它丈量的到底是什么量,同样的,任何n维生物在试图想象n+1维空间时都会遇到相同的问题。但通过投影是可以画出四维图形的,比如超立方体:一个顶点连着4条柱。我们的宇宙可能高达11个维度,因此要弄清楚宇宙的全部奥秘,估计人类要自己先有所进化。


川陀太空问答


人类永远也无法画出真正四维空间的状况。因为在我们这个宇宙,人类从未见过也不可能见到四维空间。

目前维度解释认为,四维空间是由无数三维空间组成,假定这个描述是正确的,谁有能耐画出无数个三维空间?

我们是在三维宇宙是无法真正理解四维空间的,一切企图描绘出四维空间的努力都只能是凭自己的理解和想象,即使得到很多人认可,认为画得再"像",谁又能证明其真正"像"呢?

这就是所谓四维空间模型

就像很多人不断地提出这样的问题:飞碟是用什么动力飞行呢,是怎样克服地球重力的呢?时空通讯过去回答过不少类似问题,我认为这是一个伪命题。

因为除了传说和谎言,或者幻觉,科学界没有认定过一例真正的"飞碟"事件,这个"飞碟"本来就是一些人臆想臆造的事情,怎么能够去分析研究其动力原理呢?只有愚蠢的人和神棍才会去研究这种虚无的东西。

你能理解这种所谓的四维空间模型吗?

人们从数学角度上对0维到N维空间进行建模,认为0维就是一个点,这点没有体积;一维就是一根线,由无数个0维组成,只有长度而没有宽和高;三维就是具有长宽高的立体事物,由无数个二维组成,就是我们的世界;四维就是无数个三维组成等等。这种描述也只有认同的人多少,并不能证明描述的正确。

时空通讯并不否认这异度空间的存在,就像不否认外星文明可能存在一样。时空通讯甚至认同宇宙大爆炸之前的奇点就是超时空的东西,或许是个0维事物,所以人类永远无法解释。时空通讯只是反对随意的编造和谎言,反对大言不惭胡言乱语。事实上现在的弦理论认为我们的宇宙有11个维度,只是由于其他维度在宇宙发展中都卷曲了,到了很小很小的存在,人类发现不了它们。时空通讯对于这些新理论并不排斥。

也有人把四维空间描述成莫比乌斯环和克莱因瓶

但时空通讯认为,人类就是三维世界的东西,就是生活在三维世界,三维世界的人类永远对不同维度的事物只能猜想,无法进入和证实,我们不同维度的物质无法完整穿越时空,特别是生物无法在不同维度生存。

除非物质性质发生了改变,比如黑洞在强大的时空曲率下,将物质压缩到极致,压缩到人类无法了解的地步,就穿越了时空,成了奇点。这个时候人类或者各种三维世界的生物还能活着去感知吗?所以人类永远无法真正的描绘出四维世界的真实状况,也永远无法真正感知超时空的东西。

这就是时空通讯的观点,欢迎理性讨论点评和发表高见。如喜欢本文,欢迎转发转载和收藏,但须注明出处,尊重作者原创版权。感谢粉丝朋友的关注支持和理解。


时空通讯


小编比较认同这个提法,即人类是无法画出四维空间的。即便是公认的非常有智慧的人,比如爱因斯坦、牛顿等,也无法将四维空间描绘出来。原因在于人类是无法感应到四维空间的。也就是说,人类不存在能够感受到四维空间的器官。

就比如说一个天生的瞎子无法理解光明的世界,即使他可以通过触觉和想象加工出世界上一些东西,但是却无法感受到阳光照耀和五颜六色。当全世界人天生都是瞎子的时候,也许出现一个提法说世界是由色彩的,这时世界上根本没有颜色这个概念,那么表现颜色也就无从下手了。

其次,小编认为即使极个别人对四维空间能够产生一点正确的理解,想争取到大多数人甚至一部分人的认同都是极困难的。主要还是难以跨越的“生理缺陷”(类似的例如狗能听到我们口中的超声波;某些动物只能分辨黑白部分颜色等)。

接下来小编想提一提什么是四维空间,主要给出两种主要的观点。

有很多人是认为四维空间是三维空间+时间,四维空间里三维空间中的虚时间就会成为一个时间坐标轴,而且各种物体可以通过移动穿越虚时间。

还有一部分人认为,三维空间是采用相同的计量单位的,而时间的本质是对物质运动过程的划分(时是物质的运动过程)。因此第四维空间也应该采取和第三维空间相同的计量单位。这种三维空间+时间的说法其实是四维时空(而四维时空因为本身就是四维的所以可以直接称之为时空)。

其实四维空间问题特别抽象,现在的讨论也全是基于四维空间理论确实正确的基础之上的,感兴趣的朋友还可以参考刘慈欣关于四维空间的描述。等到科学技术极度发展之后,人类对自然规律的认识全面刷新,说不定会对高维度空间有新的更科学的解释。

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人类无法画出四维空间,是因为对人类来说完成这一任务太难了。

比如零维空间是一个点,那么由无数个点叠加,就可以成为一维空间。这是非常好理解的,但是由一维空间组成二维空间,则必须再画一条与原来一维空间垂直的另一条一维空间,才能确定一个维空间。这个理解起来难度就大了。到了三维空间的时候,就需要再画一条与原来二维空间垂直的一维空间,才能得到。可见,一维、二维、三维空间,其实质就是只要朝着与原来空间垂直的方向上画一条一维空间就可以实现。因此,四维空间只要做一条与原来三维空间垂直的一维空间就可以构成。但是,直到现在人类也不知道,怎么来画一条和三维空间垂直的一维空间。因为,垂直一个面好画;但是,垂直于一个体,是非常难画的!

所以,人类显然就不能理解四维空间。毕竟,不仅画都画不出来。而且即使人类已经进入3D打印时代,但是仍然无法拿出一个四维空间的模型,甚至连和三维模型垂直的另一个一维空间都无法进行模拟。这一点可能也是日后人类需要努力的一个主要方向!


地震博士


给蜗牛背上墨囊,跟它说:“画个三维图”。蜗牛回答说:“我生活在二维空间怎么能画出三维的画?”“你只需要向前爬就可以了”然后蜗牛背着墨囊爬上树,爬过墙!

蜗牛觉得自己生活在二维空间,是因为他没有三维的感受器。

这只是个简单的例子!

其实人也是一样的,谁能确定我们不是生活在更高纬度空间呢?

一堵墙就把我们挡住了,是因为墙挡住了我们!但挡住我们的到底是不是墙呢?

把你的眼睛蒙上,耳朵堵上,触觉去掉。然后把墙去掉,你能穿过去么?

只要把墙种植在你的意识里,墙就在那里了!把宇宙植在所有人的意识里,宇宙就在那里了!

所以,我们的局限性太大,根本无法感知我们到底生活在什么维度里。

也许我们就是一个点的快速移动形成的。也许我们只是在一张显示器上~~~

量子说:10亿光年外一哥们,老是跟我学,我一动它就动!





哇好奇怪


这个问题,我们用比喻的方式来解释,可能要形象的多。

假设有这样三只蚂蚁,第一只蚂蚁是属于一维生物,简称蚂蚁a,第二只蚂蚁属于二维生物,简称蚂蚁b,最后一只蚂蚁属于三维生物,简称蚂蚁c(当然,现实的蚂蚁是属于三维世界的,这里只当做一个假设)。


现在我们假设二维世界有一条弯曲的线,这条线上的主人公就是蚂蚁a,其实蚂蚁a一直生活在这条弯曲的线条上,只不过对它来说,它走过的路程都是直线,它从来就没有觉得自己拐过弯,这时候,生活在二维空间内的蚂蚁b肯定认为蚂蚁a在说谎,甚至认为蚂蚁a是个笨蛋,而蚂蚁c也这么觉得。然而事实就是如此,蚂蚁a真的无法感觉到自己曾经无数次走过的路途竟然是弯曲的。它再怎么苦思冥想都无法想象的出来,弯曲的路究竟是怎样的。对于蚂蚁a来说,二维空间是它思维无法到达的地方,因为连它的大脑都是一维的。


同理,现在我们给蚂蚁b设计一个圈套,于二维平面上用装满水的漏水细管,在蚂蚁b回家的路途上画一条长长的水痕,这时蚂蚁b一看,会气的跳脚,这时候用一句俗语比喻比较形象:急得像热锅上的蚂蚁。此时的蚂蚁b肯定认为这条水痕是一个超自然现象,不过的确,在二维生物看来,凭空出现的水痕并不科学,不符合二维世界的科学定律。而这时,三维世界的蚂蚁c估计会嘲笑蚂蚁b,在它看来,轻松一跳便可以跳过水痕,并不需要太费力。但是,任蚂蚁b再怎么思维思考,它也无法想象出这条水痕究竟来自于何方,更没有办法走过那条水痕。因为它的大脑也是属于二维的。


我们在蚂蚁c嘲笑蚂蚁b的时候,悄悄的给它装到一个火柴盒里,然后突然给它封闭起来,这时候的蚂蚁c是无论如何也逃脱不出火柴盒的,除了等死别无他法。同理,如果一个四维空间的高等生物将我们关在一个密闭的房屋内,我们又该如何逃脱出去呢?我们的处境和蚂蚁a,蚂蚁b以及蚂蚁c其实都是一样的,我们除了在屋内来回转悠,没有任何办法能离开。因为我们的身体大脑都是属于三维空间的。这就已经决定人类是绝不可能进入的了四维空间的。



说到这里,说点题外话,可能你不会觉得上面说的有什么可怕,但是如果四维生物将关住我们的房屋换成地球呢?地球外面再套上一个宇宙边界呢?谁又能知道?又有谁敢肯定我们今天看到的三维空间不是假的,我们可能真的只是处于一个又一个的火柴盒之中。如果我们真的愿意的话,我们也完全有能力,给一维世界和二维世界中的蚂蚁a和蚂蚁b设计一个世外桃源,让他们永远都不知道二维世界的真实模样。

综上所述,我们知道,人类是无法直观的感受出真实的四维空间的,更不可能画出来。人类被局限的东西实在太多了,只有承认自身的局限性,或许才能更好的发展吧。


科学与历史爱好者


根本画不出来

但是中国数千年前老子的道德经中早就解释了什么是四维空间

先来看看四维空间到底是怎样的一种概念

确定四维空间的上限单位和第二大单位

一维空间,线最大,由点连接而成(道生一)

二维空间,面最大,由线相交而成(一生二)

三维空间,体最大,由面组合而成(二生三)

四维空间,道最大,由体反应而成(三生万)

再以各动态空间来推算

动态的一维空间,曲线or无限延伸的线

动态的二维空间,曲面or无限延展的面

动态的三维空间,球体or无穷扩张的体

(小到细胞,大到星球都是球体)

动态的四维空间,天道or无限持续的道

以单位推测

一维空间,长度计测:米(道生一)

二维空间,面积计测:米的二次方(一生二)

三维空间,体积计测:米的三次方(二生三)

四维空间,道积计测:米的万次方(三生万)

米的万次方,这个数字在人类如今掌控的数学中,已经失去了意义,只要数字不是一,那么结果不是零就是没有意义

最后再举例理一遍

就拿唯一存在的一米距离,现在有一条一米长的线段

无数个点连接而成了这条一米的一次方的线段

(道生一)

四个一米线段可以组成一米的二次方的正方形

(一生二)

六个一平正方形可组成一米的三次方的正方体

(二生三)

N个一立方正方体交织一米的万次方的正方道

(三生万)

因为不知道N是多少,也不知道该从何下手,显然没人可以画的出来

人类无法画出四维空间,但也许有一天,人类发明的人工智能,或者更加高级的智能系统可以推演计算出四维空间到底是什么样的

四维空间应该就是一种规律,由世间法则一切万物交织反应而成,所有的一切包括时间都是固定可见的

就像我们看一维二维空间一样,可以看到四维空间的大神们,他们可能压根意识不到我们的存在,或者我们只是他们数以万计的消遣物之一罢了

(指在娱乐,如有雷同,纯属巧合)


老知什么都想说


人类无法画出四维空间,主要有三个方面的原因:

1.人们根本没有见过四维空间长什么样?如何画?

谁也没有进入过四维空间,我们如何能够画出来四维?即便是想象,总的有些实物依据。而四维空间只是我们理论上可以存在的维度,没有亲眼所见,故而无法画出来。



我们就生活在三维空间中,所以我们可以在纸面上很容易画出立体的三维图形。如果我们见过四维,那么我们至少能够在三维空间中制作一个类似于四维的投影,就像在二维纸面画三维一样,理论上我们三维完全可以画四维。就是因为没见过,所以四维长什么样子,大家只能够靠想象力了。就像里面库伯进入的黑洞一样,里面四维就是时间可视化。还有进入的奇异世界,进入的量子世界,都是因为没见过,所以只能够想象着画画了。




2.作为三维人,三维的思维限制了我们想象四维是什么样子。

我们生活在三维中,我们可以想象三维、二维、一维的样子,但是却无法理解或者直观地呈现四维的样子。我们可以画出来三维及其一下的维度,根本无法画出来高于三维的空间。就像是二维生物,永远无法知道三维的全貌一样。水中的鱼儿,也无法知道水外面的世界。我们就是低维生物,低维的大脑限制了我们画出来四维。当然了,理论上三维可以画出来立体的四维的,但首先这个作画的生物,必须是四维生物才行。我们三维生物,根本就没有作画四维的能力。



3.四维并不存在

四维是否存在,是个争议的话题。目前爱因斯坦把时间归结为第四维,而很多人则认为时间既然不是统一的物理量,那么理应不能够称作维度。甚至有人认为时间只是人类的记忆导致的,时间根本不存在。抛开时间之争,现在的物理学实验或者理论,并没有那个可以明确指出来第四维是否存在。




虽然超弦理论认为我们的宇宙有10+1维,但是超弦理论也只是个假说,是否正确还值得我们怀疑。假如整个宇宙所处的环境就是三维,根本没有第四维,那么我们如何画四维?如何画一个不存在的东西?


科学探秘频道



可以画出来,上面这张就是思维空间图;但是这样的图普通人很难理解,因为我们所看到的世界——是三维空间的二维投影。


所以,要画出四维空间就要把四维空间降低两个维度,空间的畸变很大,所以除了经过训练的物理学家,一般人很难看懂。

要把这个问题说明白,就要说明四维空间是什么;我先从0维说起,大家一起来想像一下(人的大脑是可以超维度的,所以可以想像出高维空间)

0维—— 一个点,没有上、没有下、没有左、没有右也没有前也没有后,就是一个点。

1维—— 无数个点(0维空间)组成的一条线,有了前和后的概念;但是,任然没有左右和上下。

2维—— 无数条相同的线(1维空间)组成的一个面;有前后也有左右的概念,但是,上和下任然不存在。

3维—— 我们生存的空间;由无数个面(2维空间)一层一层的叠起来组成的“立方体”空间,有上下、有前后也有左右的概念。

4维—— 超越我们生存的空间;由无数个立方体(3维空间)组成的“超立方”空间。在这个空间里,上下、左右、前后是无限的。

5维………………


当知道了四维空间是由无数个三维空间组成的,我们就可以想像出四维空间大概是这个样子的:


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