科学家迫切想进入四维时空,他们是否发现了什么?

弄潮科学


科学家迫切想进入四维时空,他们是否发现了什么?

在科幻大片中早有对时空高维的描述,比如《星际穿越》中的虫洞和黑洞内的五维空间,又或者玄幻小说中描述的修为到达一定层次后即可打开某个储物空间,甚至是一个永远都装不满的超大空间,随时可以开启,而且在紧急状态下还能进入避难等!尽管暂时并没有相关的科学理论支持,但在小说中或者大片中却已经天马行空般的各说各话了!

现代科学理论对于空间描述涉入最深的是广义相对论,认为引力就是质量在空间中表现,空间能被质量所扭曲,甚至能传递质量波动产生的涟漪(引力波),但却并不支持维度理论!在空间理论上支持多维空间理论的是数学模型!

从零维开始到四维的模型,当然三维空间中无法表现出四维的那种全方位包围感,只是一个简单的投影而已,而更高维,平面上已经苍白无力了!如果您不信的话不妨看看下图:

说实话笔者看不出这是几维,但依据四维空间模型全方位包围的原理,高维在空间上的叠加是几何级数的,所以画更多无助于理解,只需要四维即可了解维度理论!在本文中我们并不支持将时间作为一维,因为我们认为时间可以拉长也可以停滞但却无法倒退,因此闵可夫斯基空间不在本文讨论之内!

我们最想突破的也是维度,这有如下几个理由:

1.速度的上限是光速

2.三维宇宙可能是无限大

似乎我们从三维和光速上并不能探究整个宇宙,因为不可能将有限的生命用在无限的宇宙探索上,似乎个中的关键是空间,突破了维度的限制,也许一个新的世界将展现在我们面前!比如:

1.在四维空间中最近的也许并不是三维中的直线

2.空间是否能以某种方式被折叠?

3.如何利用空间的弹性?

但在现阶段所有的一切都是空谈,其中的奥秘也许就在量子力学和广义相对论的矛盾焦点黑洞上面,但以现代天文理论根本无法在黑洞上形成统一意见,比如霍金辐射就无法验证,也许未来还有很长的路要走,但至少现在可能已经迈开了第一步!

现阶段维度理论还是非常有市场的,当然这比较肯定,因为在确认之前,一般人都喜欢往自身所希望的那样设想,但未来是否如此,也许要我们最抱有希望的科学去验证!


星辰大海路上的种花家



事实上在20世纪80年代,物理学家们曾不顾一切地想把宇宙的四种基本力(万有引力、强互相作用力、弱互相作用力、电磁力)统一成一种单一的综合力量。他们第一次尝试发展成了所谓的超引力,但是由于大量的研究成果不一致和未经证实的预测,它不得不被放弃。另一个新兴的理论是弦理论。

这一理论诞生于20世纪70年代,但在80年代之前,它基本上被忽视了。80年代,这一理论再度流行,物理学家开始认真研究它。弦理论仍然是我们对宇宙的完整理解的最佳猜测之一,但是根据这个理论,宇宙存在于26个维度中!因此,奇怪的是,科学家只接触到其中的四个——空间的三个可互换维度和一个世纪前发现的时间维度。

这种荒谬一直困扰着哲学家和后来的物理学家。他们太好奇了,无法毫无疑虑地接受现实,他们想知道为什么现实是这样的。然而,最近发表在《欧洲物理学快报》上的一篇论文似乎揭示了为什么我们的宇宙可能只存在于四维空间中。

当从足够大的距离观察时,维度就不复存在了。只有当我们近距离观察一个物体时,维度才会出现。从相当远的距离来看,一张纸看起来像是一维的。然而,随着我们越走越近,这四面将逐渐向我们显现。现在,当我们走近时,会发现第三维:深度。

思考第四维有点困难,但是随着科学家越来越深入地挖掘,新的或更高的维度会出现。像洋葱一样,维度是多层盘绕的。有一个显而易见的假设,即在大爆炸后的一瞬间,所有的维度都占了上风,但由于某种原因,宇宙随后决定只展开前四个维度。物理学家怀疑其他维度是弯曲的,盘绕在奇点的空间里!

那么为什么只有四维?热力学第二定律禁止其他维度展开,这是宇宙的基本定律。新生的宇宙充满了辐射和亥姆霍兹自由能密度(这是一个对空间施加压力的热力学量)。


大爆炸后仅仅几秒钟,随着宇宙瞬间冷却,亥姆霍兹密度达到最大值,宇宙立即“冻结”。在这个阶段,宇宙以前存在于我们认为存在的每个维度,现在只局限于其中的四个维度。我们的宇宙展开到更多维度的唯一方式是,如果它存在于临界温度之上,这是一个地狱般的温度,在它被创造出来仅仅一秒钟后就肯定会冷却。

物理学家的发现类似于水的相变。一块冰转变成液态水的唯一方式是当它受热时,虽然这一理论直到最近才受到重视,使科学家转向解决这种困境的原则是人择原则。

根据人择原理,如果宇宙有任何不同,质疑其结构的智能物种就不会存在。


热力学第二定律主要解释了为什么时间只向一个方向运动,科学家称之为“向前”。该定律预测,宇宙中的时间方向与无序度增加的方向相同。然而,这个推理是不完整的。

正如熵似乎在增加,因此时间也在增加,因为宇宙仍处于膨胀阶段,这一阶段有利于智慧生命的萌芽,我们只在四维空间中体验宇宙,因为只有四维空间的盛行有利于智慧生命的开始和维持。

如果宇宙是二维的,生物体就不会到处移动。食物被消化和分解或者血液在体内循环的复杂方式在二维人体内是不可能实现的。那么,提出和研究为什么宇宙有四个维度的聪明物种,根本就不存在。


事实上,生物本身,即使是最简单的生物,也会消亡,因为地球将无法围绕太阳旋转。当两个物体之间的距离增加一倍时,万有引力的强度下降了四倍,但在五维空间下降了五倍,在六维空间下降了六倍。在更高维度的宇宙中,地球可能无法实现围绕太阳的稳定轨道,因此生物会被冻死。

也许形成太阳的引力压缩和气体膨胀在更高的维度上会有所不同,相比之下它们在四维空间中是如何发生的。也许太阳本身会过早坍塌成黑洞。即使是更高维度的原子也不会聚集并形成复杂的分子,这些分子随后会构成复杂的生命。

科学家们迫切想进入四维空间,可以把我们这个物种的长期谜团解开。这对物理学家来说也是非常鼓舞人心的,因为它代表了人类寻求统一四种基本力量的一个巨大飞跃,并最终代表了人类对宇宙是如何诞生、如何发展以及它可能走向何方的理解。


军机处留级大学士


首先我简单的说下一维二维三维。目前通常说法。一维实际是指的是一条线,在理解上即为左-右一个方向.而在一个平面上的内容就是二维,只有前后左右。三维是指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间系。

如果我们把点看作零维。点动成线,线动成面,面动成体。当点移动成为线这是需要时间。成面,成体亦然。

可以得到当任何纬度在增加了一个时间的量后。就会增加一个纬度。

那么四维是什么?

从我们高纬度世界看低纬度。比如二维,一维。我可以看到一个点移动,然后变成一条线。看到了它的起点和终点。然后看一条线移动变成一个面。一个面移动变成一个体。这样我们同一时间看到低纬度的过去和现在。由此可以逆推得出,四维空间也可以看到我们的纬度的过去和现在。


笑笑观自在


如果时间算是一个纬度的话,我们依然已经在四维时空了。不过根据题主的意思,应该把时间纬度排除在外,而是指的比我们时空高上一维的空间。如果说成五维空间,或许更精确一点。





其实,人们对于空间的理解还略显浅薄,除了爱因斯坦的相对论涉及到了时空性质外,基本上没有任何其它理论再有所涉及。爱因斯坦认为,时空可以扭曲,甚至可以形成虫洞。而链接虫洞的桥梁,或许就是通向了高维空间。在我们的时空中,即便我们知道时空发生了弯曲,我们也无法想象这种弯曲到底是如何发生的。之所以这样,是因为我们的空间纬度不够用,三维的脑袋实在无法描绘出来扭曲向高维的时空。




当然了,如果高维时空存在,这些问题就会迎刃而解。就像电影里面的男主角库珀,最终进入了黑洞中的高维时空,看清楚了可视化的四维时空到底是如何的,甚至他可以直接操纵引力对时间纬度进行作用,像“神”一样。不过,电影毕竟是电影,当不的真。现实世界里面是否有高维空间,是个未知之谜。科学家没有办法知道,因为无从下手。


对了,还有一个叫做“超弦理论”的假说,描述了一番高维空间。该理论是为了解决相对论和量子力学引力描述不兼容而建立的假说。该理论认为想要量子力学和相对论兼容,则需要我们的宇宙存在至少包括时间在内,有11个纬度。不过,虽然该理论指出了高维存在,但这种高维和我们想象的很不一样。超弦理论中的高维,都是蜷曲的,尺度极小,小于普朗克长度。所以,人们即便想进去,也会因为自己尺寸太大钻不进去。

所以,对于一个是否存在还不知道的高维空间,科学家根本没有迫切想进去。


科学探秘频道


人类只是以人类的认知来定义纬度,首先纬度和空间是两个完全不同的概念,在我们认知的空间里,再微小的物质仍然可以继续分解,分解到我们没有能力继续分解的时候,仍然可以继续分解,不管将来我们的科技发展到什么程度,继续分解到什么单元,请记住,这仍然是我们所认知的纬度,在我们的纬度里,永远不会有真正的二维世界,因为微观世界永远是可以继续分解的,相反的情况也是如此,宏观世界里,无论我们发现宇宙有多大,即便是将来的科技再突破,继续发现并寻找宇宙的边际,那还是局限在我们认知的纬度里,没有超越,仅仅是体量的大小而已,纬度一点都没变,所以,我们目前所认知的世界,宏观也好,微观也罢,仅仅是大小的不同,并不是纬度的不同,按照这个思路和方向继续探究下去,永远也跳不出我们所认知的世界。


海盛川大


四维里的时间维是强加进去的,目前科学尚不能解释时间空间之间作用的原理。其他理论如弦理论的维度大致还是指空间维度,至于能否把时间空间维度化,对现在的人类来说还是太深,无法理解。其实进入四维甚至更多维就是意味着进入微观世界,按弦理论推算那里应该有未知的空间纬度。道理上很好理解,无论多大多复杂的物体,远远望去都是一个点,走近点才能看清其运动,再走近才能看见其表面,再走近才能看清其结构。而再走近呢?可能就有更深奥复杂的东西,至于是什么呢,目前只能猜。量子力学的出现算是人类进入微观世界的一个开端,至于是否能用维度的理论来解释,我们耐心等着看吧。


玄锋夜话


四维时空说法这个题主表述的不对(没准是哪道听途说的)。咱们现在所处的就是四维时空,空间三维加上时间一维。我认为题主应该是说的是四维空间,也就是所谓的五维时空。

四维空间就是一个承上启下的作用吧,打个比方我们现在观察二维空间和一维空间,基本就是一种上帝视角,我们对二维和一维的观察可以说是了如指掌,但是对三维空间的观察确是一种只缘身在此山中的感觉。很多物理模型并没有得到解决,宏观相对论和微观量子力学之间的矛盾没有解决,大一统理论始终摸不到线索。没有条件就创造条件呗,如果有幸进入四维空间来观察世界,没准我们现在无法解决的各种物理问题都很轻易的得到解决了。

换个角度来思考,也许我们在探索四维空间的时候会的出一些惊人的发现。科学史上很多理论的发现都是在不经意的,像蒸汽机 电磁感应 苯环的发现,经常喝的可口可乐也是节外生枝才配出来的。所以学者们探索四维空间也不只是出于一个纯粹的目的,从中收获也许比想要的来的更多,当然也可能是一无所获。


吾所承之道


并不是科学家迫切想进入四维空间,而是网络上很多“无聊”的人想进入四维空间!

科学家们也没有发现什么,当然也没有发现所谓的“四维空间”。科学家还有很多其他实实在在问题等待研究探索,哪有时间去研究虚无缥缈的“四维空间”?你见过有科学家在实验室里或其他地方寻找所谓的“四维空间”吗?

科学研究的是什么?不是因果关系,不是解释某种现象的原因,而是基于对现实世界的观察探索总结出一套普适规律,然后把这种规律应用到更广泛的领域!

四维空间存不存在?没有人知道,我们甚至不知道四维空间到底是一个什么样的空间!所有对四维空间的描述都是想象假设!

所以,科学家不会去定义四维空间,更不会刻意去寻找,四维空间的定义目前也只是数学上的假想概念!而讨论四维空间寻找四维空间的只是网络上多维空间的爱好者或者幻想家!

与四维空间相比,或许五维度时空更容易让人理解接受,因为我们就生活在四维时空中,这个时空里时间只有一个方向,不断向前。而五维度时空里时间有两个方向,向前和向后!


宇宙探索


我们这里有个科学家,长期研究四维空间科学,有一天,终于发现了进入的通道,便想先进去看看里面如何,要是很好就带上全家移民,结果成功进入四维空间,但未能找到回来的通道,如今他家里人天天发寻人启事,甚至在太空舱上都贴了广告,最后只好对外宣称其长期修道,已得到正果,修成大罗金仙。


上尧村夫


这种要从三维进四维的科学家应该就是你本人。



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