聚朋友之縱橫中外
大家有沒想過，我們所處的宇宙，其實是一個多維宇宙。
但可惜的是人類僅僅只是三維生物。
所以在我們的認知中，世界是以三維的形式呈現的 —— 一個只能用長、寬、高來測量實體的世界。
三維世界中，一個空間只存在三條相互垂直的線 x,y,z
而在四維空間中，卻存在著四條可以相互垂直的線 x,y,z,t
而在四維，甚至更高維度生物眼中，除了長、寬、高之外，時間也有可能是具象的。
就跟《 星際穿越 》中所描述的一樣，時間對於它們來說可能就是一座山，可以爬上爬下。
在物理的四維時空中，時間是除長、寬、高以外的第四個維度。
而在數學的四維空間中，第四個維度是未知的，可能是時間，也可能不是。
不管是哪個維度的實體，其實都有可能被我們所觀察到，那當我們（ 三維生物 ）看到四維的物體時，眼前會是怎樣的畫面呢？
首先，我們先來理解一下維度。
一個點，因為沒有方向，沒有大小，所以它是零維的。
但要是空間如果同時出現了兩個點，這時候它們就有了固定的指向，從點 A 到點 B 是有距離（ 也就是長度 ）的。
長度作為維度，就使得線成為了一維物。
兩線確定一個面，此時，面不僅有了長度，還有了寬度，所有它是二維的。
但不管在一個面上，是畫個人還是畫坨屎，它都只存在於平面上，沒有厚度，一旦賦予了它厚度，它就變得立體起來。
長度、寬度、厚度，構成了我們所在的三維世界。
在藝術家 M.C Escher 的畫中，
二維的蜥蜴正試圖變為三維實體，逃出畫面
目前為止，從零維到三維的世界，我們都很好理解，因為高維生物能全面的、完整的觀察到低維世界。
人類甚至不能在一個空間內對同等維度的物體進行完整觀察，這就是為什麼我們並不能透視。。。看不到牆壁背後的東西。
但接下來的四維可能就有些抽象了。
我們只有三維認知，而沒有對更高維度的直覺。
所以四維物體呈現在我們眼前時，不管我們怎麼看，對它的認識也只能是三維的，如果想要直觀全面的看到它，甚至只能通過二維的圖像。
而如果我們想要看到它的每個面、每個角、每個點，只能不停的變化它的角度，也就是說一次只能看到這個高緯度物體的一部分。
四維物體的三維世界中的橫切呈現
試想一下二維世界的生物如何看到三維世界物體，可能對理解會有些幫助。
假設一個紙片人，想看看人類世界（ 三維世界 ）的球體長什麼樣，它眼裡出現的畫面是什麼樣的呢？
當然是球體的截面。
三維物體在二維生物眼裡，只是一個截面。
紙片人通過橫切面展示法看到的球體，
會是一條從短變長，再從長變短的線
對，這個時候，限制我們想象的不是貧窮，而是維度。。。
在四維空間向量中，第四個維度（ 有可能任何無法我們目前無法測量的東西，你要說是一種意識也不是不可以 ）是未知的，所以四維物體哪怕一個面一個面被展示在我們眼前，仍然很抽象。
四維超立方體球形投影后的模樣：
不過，要是我們把第四個維度假設為我們熟悉的時間，也就是物理四維時空，就比較好觀察了。
如果說，我們把一個人的靜止狀態，看做是是三維世界裡的一個物體。
那加上時間這第四個向量，它就變為了四維生物，把它被逐步呈現，我們看到的四維萌妹就會是這個樣子。
當然，當我們想要以上帝視角去看，甚至去想象這個不停變換的四維萌妹，在靜止狀態的全貌是什麼樣子時。。。
你能想象一個個體在 3 歲時，同時也是 70 歲嗎？它能長什麼鬼樣兒？
emmmm，是不是大腦一片空白？
我是誰，我在哪兒，我在幹什麼，忽然一下子就哲 ♂ 學了呢
在偌大的宇宙裡，人類是如此的渺小，很多現象我們沒有辦法解釋，甚至沒有辦法想象。
也許整個銀河系，也不過是外星人手裡的一顆棋子罷了。。。
但這並不表示未知不存在，別忘了我們還有科學、科技，通過它們我們正在離未知越來越近。
差評
這是因為低維生物，眼裡看不到高維生物，高維生物也無法理解低緯生物，要想理解，就需要先知道維空間理論，什麼是維?
維空間是90年代的超弦理論的一種，宇宙是十一維構成的，而我們所處於三維。根據理論，零維就是一個點，沒有長寬高。一維是一條線，沒有寬，沒有面積，體積。
二維就像電視上的畫面一樣，就是一個平面，只存在上下，左右不存在前後，只有面積沒有體積。
三維則又多了體積，有了前後，而我們所處的就是三維。
四維則又多了空間。
上面的圖片是根據理論，推測出來的四維，你可以試一下看看能不能找到最高點，這對於我們來說似乎是不能理解的，因為無論哪個角都是最高角，哪個也都是最低角。對於四維生物，我們更是想象不出來。
有人可能會問，為什麼我們能想象出二維，卻想不出四維空間是什麼樣?原因其實很簡單，因為我們的眼睛就像是攝像機一樣，而我們眼睛看到的畫面是二維，只不過我們的大腦，把眼睛看到的二維畫面以三維影響呈現在腦子裡。因為我們眼睛看到的就是二維畫面，所以我們能夠想象出二維。如果有興趣，你可以嘗試一下，把你眼前的事物想象成畫面，這樣你看到的就像是二維一樣，不過這僅僅是我的推測。
而我們想象不出四維的原因，和我們想象不出一維的原因一樣，因為我們無法以直接或間接的方式，看到或接觸到。
傳統磨練
首席投資官評論員門寧：
人類是可以想象出四維空間的，已經有很多科普文章來介紹多維度的空間，但是大部分人仍然不理解四維空間。
我看到很多人的答案裡仍然把時間作為一個空間維度，這點我是不認可的，時間與空間完全是兩個概念，並不能混為一談。大家願意相信時間是第四個維度，只是因為時間是我們可以觀察體會並計量的。因此在考慮空間維度時，第一個想要加上的就是時間。
但為什麼我不認可，需要看接下來的分析。
我們衡量空間的尺度，有距離、面積、體積，這幾個詞剛好是用來形容一二三維空間。
一維
一維空間只是一條線，線上只可以向前和向後，這條線可以是直的，也可以是彎的，甚至可以是螺旋的，但是無論什麼形狀，處在這個空間上的物體只能向前或者向後移動。
比如從A點到B點，只能沿著這條虛線走完（想想一下蚊香燃燒），不可能繞過中間的線到達B點。
二維
二維空間是一個平面，是在一維空間基礎上增加了一個維度，仍然是從A點運動到B點，物體運動不必侷限在原來的那條線上，而是可以通過其他路徑（如CDEF）到達。
我們回到一維空間看這個問題，假如有人站在AB點中間，A點有一隻小狗，小狗沿著二維空間的C線到達了B點，這個人會嚇傻了，因為他看到的會是小狗從A點消失了，然後到達了B點，實現了空間上的穿越。
判斷一個空間是否維度更高，就是看這個空間能否較低維空間實現穿越。
三維
理解了一維空間到二維空間的變化，就可以理解二維空間到三維空間的變化。三維空間無非就是在平面上加了一個高的概念，在二維空間物體只能貼著平面運動，到了三維空間就可以跳了。
三維空間是我們生活的空間，大家不用想象就能理解。
四維
四維空間相對於三維空間，又多了一個維度，但這個維度不可能是時間、溫度、密度等等我們日常生活中使用的尺度，因為我們通過這些都不能實現在三維空間的穿越。
想象一個，一個人可能沿著時間從你背後消失，到達你面前嗎？這是不可能的。
四維空間是在三維空間的基礎上，又開闢了一條路徑，可以繞過我們熟悉的三維空間，實現在三維空間的不連續移動。
我幫大家描繪一種場景來理解這個問題：平時大家上班，可以選擇步行、公交、開車等方式。突然有一天打開門的時候，發現門外是一個完全沒有見過的地方，你出後們走了幾步到達另一個門，一打開門發現是單位。你並沒有在原來的世界中移動，而是通過一個新的空間，實現了在三維世界中家到單位的轉移。
你生活的三維世界，加上那個完全沒見過的地方，就是四維空間。
首席投資官
不要說四維了，人類其實連三維空間都並不能真正掌握。
讓我們先談談相對簡單的事兒，比如成為一個優秀的職業棋手，需要哪些素質。成為一個優秀的職業棋手，最重要的能力之一，就是擁有強大的處理二維平面上圖形變化的能力，雖然中國象棋、國際象棋還是圍棋的棋子都是立體的，但這些棋類的遊戲的本質，其實都是二維平面上的遊戲。可就算是二維平面的遊戲，又有多少人玩得好呢？
圖示：真三維國際象棋，但沒有人真的願意下這種棋，這對人腦來說太難了。
但不要沮喪，因為我們的大腦，本來就不是用來下棋的。我們的大腦是用來生存和繁衍的。下棋這種事兒在從前都是吃飽之後的娛樂，與生存和繁衍無關。
雖然，人類生活在三維空間中，但其實我們並不能真的掌握三維空間。比如機械工程中，我們需要把三維物體拆開成二維物體才能真正理解並進行製造。機械製圖中著名的三視圖就是這個原理，將三維物體，投影到三個平面上，將其拆解成二維物體，這就是著名的三視圖（俯視圖、正視圖、側視圖）。這才是符合人類能力的理解方式。
圖示：飛機外觀的三視圖。
人類感知的其實是大腦合成的假三維體驗
我們的雙眼看到的其實都是二維平面，這是因為我們的視網膜就是二維的，所以我們根本不能真實地看到三維物體。我們看到的只是三維物體的二維投影。那麼人類是如何產生立體視覺的呢？
圖示：三維物體投影到我們的視網膜上形成的是一個二維的投影。還是一個上下顛倒的影像，不過這問題不大，大腦會自動將它糾正過來。
圖示：立體視覺原理
我們的左右兩隻眼睛基本位於同一個平面，這是形成良好立體視覺的需要。這樣左右兩眼所看到的影像就會稍有差異，大腦將左右兩張圖像疊合在一起，就能感知到立體圖像了。從前有種簡陋的立體照片，就是利用這個原理來獲得的，分別拍攝兩張照片，你在觀看時，將這兩張照片合二為一就會產生一個立體的幻象。
圖示：通過左右抖動畫面，是否覺得畫面中的金字塔多了立體感？
搞懂了這個道理，歷史上很早就有人制作出了三維電影，但是那時候技術條件有限，三維電影熱鬧了一陣就煙消雲散，直到三維阿凡達電影問世，那精妙絕倫的三維影像，才真正得到了觀眾的認同。自此之後，每年都有三維電影的大片問世。
實際上，通過計算機的換算，一些畫家可以在平面上畫出極其逼真的假三維物體，這充分證明我們的大腦中所感知的三維立體影像，其實只是一種幻覺。
圖示：比利時畫家本海因令人印象深刻的鉛筆畫。
用立體投影製造虛擬四維影像
不過，雖然我們不能直接在大腦中模擬出四維物體，那只是因為我們的大腦壓根不需要去想象一種壓根不存在的的東西，但自從我們發明了數學和幾何，我們就擁有了拆解任意維度的非凡能力，我們可以把難題變得簡單。
我們甚至可以給四維生命製作一個四維電影，只需要有真正的立體投影術即可。
圖示：立體投影儀投影的真3D地球影像。
既然人類能在二維平面上創造出三維幻象。那麼四維生命也能通過將四維物體投影到三維空間中，製造出四維幻覺，這裡我們假設它們的視網膜是三維視網膜，它們觀看的其實同樣是四維物體的三維投影，然後在它們的四維大腦中，合成為假四維影像。
著名的卡拉比-丘成桐六維空間
現在，我要說一下，不是所有人類都無法想象高維空間，至少某些人能用某些奇特的方式想象高維空間，比如大名鼎鼎的幾何學家卡拉比。1954年，卡拉比提出用一個具有某種特定數學性質的緊密蜷縮的高維空間來解決粒子物理學中遇到的問題。但當時幾乎所有數學家都不相信這樣的高維空間可以在數學上真實存在。注意，先不論現實問題，而是在理想的純數學世界中，這東西是否能夠存在。
雖然，卡拉比提出了猜想 ，但他自己並沒有證明這個猜想，最終是由中國數學家丘成桐證明，在數學上允許存在這麼一種特殊的空間，並且它至少有六個維度，即是一個六維空間。上圖就是卡拉比-丘成桐空間的三維立體投影。下圖則是丘成桐的故鄉，將這個圖形放在市廣場中心，作為紀念。
圖示：2018年12月22日上午，直徑2.6米高3.6米自重5噸的卡拉比-丘成桐空間雕塑，在丘成桐家鄉蕉嶺落成。
裸猿的故事
為什麼想象不出來？那是因為在我們的印象中，世界就是三維的，我們沒有見過四維世界，因為人是三維生物，對於更高維空間無法感知，就像二維生物螞蟻同樣也無法理解三維世界。
高維空間作為幾何對象是很難理解的，作為代數對象卻相對容易理解。根據我們日常對一維、二維、三維空間的印象。一個空間有多少維，就是在這個空間中能做出幾條互相垂直的直線，或者說有幾個相互垂直的方向。以此類推，四維空間就是在左右、上下、前後之外，還有一個與它們垂直的方向的空間，這個定義一目瞭然，但是人腦卻很難想象出來。
這個世界只有三個維度，在19世紀的時候人們就已經認識到世界上有更高的緯度，但是那個時候人們認為是靈魂的維度，而在愛因斯坦和他的老師閔可夫斯基之後，四維物理學才正式誕生。但是這裡的第四維度是時間，而且時間在數學表達上和空間維度不一樣，它們相差一個負號。而真正有意義的空間高維度理論卻來自於弦論，弦論以及其後續的M理論允許空間十個維度，時間一個維度的世界，我們人類無法想象出這樣的空間高維度，因為我們只生活在三維展開的世界上，更高維度蜷縮在極小的尺度。想象一根細線，你從遠方看的時候覺得是一維的，但是對於一隻在那上面的螞蟻來說，便是二維尺度的。
僅僅是靠人眼是很難想象四維空間的，我們可以藉助數學中的代數來加深理解，四維空間就是在三維空間的基礎上多加了一個時間。相當於在立體幾何的座標基礎上，加上了與長寬高都垂直的一個方向的空間，我們把四維空間表示為（x,y,z,t）而人類卻可以表示為（x,y,z,0）。我們這個世界雖然存在時間的概念，但相當於四維空間中的t值變成了0，我們這個世界是四維空間的一個“投影”，而四維空間中的時間與長寬高相互獨立，與我們的世界沒有交集，無論怎麼樣我們都不可能與四維空間在同一個時間裡，自然無法想象。
嚴格的來說，我們生存的宇宙空間微觀上是不連續的，按照廣義相對論的觀點，時間和空間應該是“交纏”在一起的，共同構成一個有複雜整體的四維洛倫茲流體形。我們局部看到的時間和空間可以分開，空間好像是“線性空間”，不過是因為我們的視野太小而已。
鏡像科普
貓匆匆
為什麼人類想象不出四維的空間？
人類對於維度總是百般好奇，總覺得我們周圍有更高的維度...比如總覺得有平行世界、或者另一個維度生活著外星人、或者認為有超級文明在更高的維度觀察我們....因為未知與疑慮，所以我們總有一種迫害妄想症！當然也不能說人類想象不出四維空間，因為我們無法從更高的維度觀測我們這個三維世界，因此要完整的想象出四維空間的結構是很難的。
這是從0維到四維的三維投影，從左側0維到3維理解起來應該沒有問題，因為自身的維度和比我們低的維度都能夠觀測到，比如下圖的魔比斯環:
不用回頭就能走遍正反兩面，如果對於二維生物（如果有的話）肯定是難以理解的，因為這是它們本身的侷限，而我們三維空間中則能完整看到他們在魔比斯環上繞的圈圈！
比如上圖的克萊因瓶，如果有人在我們的三維空間中製造出這樣一個獨立空間的話，相信各位肯定覺得是活見鬼了，其實這和魔比斯環是一樣的，我們能看到他們的“鬼”，但卻見不到我們空間的結構已經改變了！
這是一個四維在三維中展開的GIF圖，當然這只是我們對於四維空間的認識，即使用GIF表現也只是四維在三維空間中的投影而已，僅僅輔助理解，但四維空間到底是個什麼樣的空間，我們在三維中能想象出它們是包裹在我們三維空間外部的一個空間，而這個包裹是無孔不入的，也就是說包括我們的身體和內部構造和我們所有的建築與裝置，只能四維空間的觀察者想看到就能看到，無論你用什麼阻隔，對於更高維度的觀察者來說就是透明的，而且來去無阻！
當然這僅僅是我們的理解而已，是否正確無法證明，或者有待於未來對於空間理解透徹之後的驗證，也許線索就藏在遙遠宇宙空間的暗物質和暗能量中！
星辰大海路上的種花家
四維、三維、二維、一維這些名詞最多的還是在網上看到的，下面這些回答大部分也和網上的差不多。我不知道這些解釋最早出自於哪裡，維度又和時間相關聯，貌似又變得很複雜，我曾經對於那些解釋也比較相信，但感覺又經不起進一步推敲，藉著這個機會正好說說自己的看法。
時間屬於維度嗎？
這個可以肯定的說，時間不屬於緯度，四維空間並不是三維+時間軸組成，也不要把四維空間和數學中四維模型相混淆，時間是什麼？時間只是人們虛擬出來的一種計量方式，用來表述物體的運動，也就是說，如果整個宇宙包括原子都是靜止的，那麼時間就是靜止的，時間是由物質運動所產生，因此時間旅行是不可能實現， 這裡要補充一點回到過去，是不可能的，但是有可能會到達未來，因為時間是由運動產生，物體的相對速度不同，如果相對速度差別很大，那麼他們所經歷的時間就會相對不同，運動慢的物體時間就會過得比較快，運動快的時間就會過得比較慢，因此運動快的相對於運動慢的就好像是穿越到了未來，這其實就是愛因斯坦相對論。既然時間是不可以回到過去，一直向前，所以就不可能是四維空間的一個維度。反過來說如果是四維空間的一個維度，那麼肯定是可以回到過去的，就像你可以向前走也可以向後走，所以長度是一個維度。
空間只有三維，沒有其它維度
一個點、一條直線、一個平面都是三維的，根本不存在零維、一維、二維，因為構成物質的粒子是三維的，你在一張紙上畫一個點、一條線，包括這張紙都是由基本的粒子構成，當然是三維的了，人只能看到平面的東西，但是可以在大腦中將平面東西轉變為三維，按照這個規律，如果人類要發現四維空間，就必須直接觀察到三維，而且還要取決於人類的大腦能否將三維轉化為四維。就像色盲無法看清顏色一樣，這是由於身體機能的限制，同樣受制於身體機能的限制，人類只能觀測到所謂的二維圖像，無法觀測到三維立體，所以人類是永遠都無法想象出四維空間的，就像畫鬼容易畫人難，去虛構一個大家都沒見過的東西顯而易見是容易的，這也是網上有很多四維空間想象圖的原因。
還能不能讓我起名了
四維空間到底存不存在，現在是個未知數，但是假如它存在，那麼就可以通過某種形式影響三維空間，進而被我們感知到。
現在，我帶大家做幾個簡單的試驗，來展示高維空間可能對低維空間產生的影響。
首先，準備一張A4紙，在上面畫一個毛毛蟲，起名叫作“蟲蟲”。蟲蟲是個二維生命體，一生都生活中這張A4紙上，並且認為這就是它的宇宙。它也熱愛研究物理，它發現宇宙的大小是210mm×297mm（A4紙大小），宇宙質量是4.37克（A4紙的大概質量），而且宇宙是個光滑的平面。
蟲蟲只能看到自己的宇宙，它很快就把宇宙研究透徹了，認為自己是偉大的天才……
然後，你拿著以下工具登場了，剪刀、一杯水、手電筒。蟲蟲萬萬沒想到，還有個三維空間智慧生物，正饒有興致的看著它和它的宇宙！
現在開始實驗：
第一步：你拿著紙，捲了一個桶狀，蟲蟲發現自己瞬間從宇宙的一端到了另一端！這太不可思議了！
第二步：你在紙上潑了點水，蟲蟲發現它的宇宙質量變大了，這是怎麼回事？？（當然是因為紙溼了……）
第三步：你拿手電筒在紙上照了一下，蟲蟲發現自己宇宙中的某個地方溫度升高了！！（光帶來的熱輻射……）
第四步：你拿剪刀在紙上剪了個洞，蟲蟲走到這裡，不小心掉了下去，離開了它的宇宙！哦！最後，蟲蟲終於被你整的崩潰了！！
我們看一下這幾個試驗，很簡單、也很理所當然，但是裡面可有大學問！！
首先蟲蟲只能生活在它的宇宙中（紙上），它看不到三維空間，它所研究的物理學只在紙上成立。因此它不可能理解三維空間的物理。
那麼，我們潑水，對蟲蟲來說，就是它的宇宙質量無緣無故地增加了；我們照射光輻射，就是它的宇宙溫度無緣無故地升高了；我們捲曲紙張、剪個破洞，就是改變了蟲蟲宇宙的空間結構，讓蟲蟲在它的宇宙中穿越或者消失……
同理，四維空間也可以影響三維空間，而讓我們無法解釋。你可能會說，四維空間不一定有智慧生物！其實不需要有智慧生物，只需要有物質，例如四維的星體，如果它和我們的三維空間相接近或者相接觸，都可以對三維空間產生影響！（三體這本書中提到了降維打擊，有點相似）
那麼我們世界中一些尚且無法解釋的現象，例如看不見的暗物質、找不到的暗能量，為什麼不能解釋為四維空間對我們的“潑水”和“照光”？！
還有如一些神秘現象，例如幽靈船（船員莫名消失）、百慕大三角等，為什麼不能解釋為四維空間對我們空間結構的改變？！
當然，我希望這些問題，都能在我們自己的宇宙中，用我們的物理學找到答案；但是如果未來真的做不到，不妨考慮一下高維空間影響的可能性。而且，我們一定可以通過這種影響，部分地倒推出高維空間的景象。
所以，如果四維空間真的存在，我相信人類一定有可能描述它的景象！或多或少而已！
畢竟，“蟲蟲”只是蟲蟲，而我們，是智慧生物！！
東昇西落——專注回答科普問題的理科男，研究生學歷，酷愛物理學及科普著作，高中時就加入物理興趣團體，登過天文臺，看過望遠鏡，找過室女座……。
回答特點：力求通俗而準確，嚴謹而活潑
有問題的歡迎討論回覆，喜歡的話煩請關注，謝謝！
東昇西落
沒吃過豬肉也沒見過豬跑，但是聽過豬的傳說
人類是土生土長的三維生物，接觸到的宇宙萬物信息也是三維信息，人類用於感知世間萬物的器官不是眼睛而是大腦，而大腦是無法想象出一個從來沒見過的東西。
0維是一個沒有大小的點，1維是無限長的一條線，2維是無限延展的平面，3維是我們日常生活中感知到的世界，四維物體雖然沒見過，但是有動態圖
這個四維物體的展開圖看完也是一頭霧水，人類的大腦模擬不出其變換方式，只能通過數學模型用計算機模擬。
思維空間一定比我們現在的空間多一個方向，而且從四維空間觀察三維或者更低緯度空間，就會一覽無餘，在四維的人看我們的世界將沒有任何東西可以阻擋住他的視線，一切封閉的物體在思維空間的人看來都是展開的，通俗的說四維空間的人都有透視眼。
