前面我写过几篇文章介绍广义相对论，很多朋友对广义相对论里面的“四维时空”有很大的误解，多数人都会把“四维时空”理解成“四维空间”，所以前面我也专门写了一篇文章来介绍这两者的差别。其实前者是爱因斯坦为了进一步揭示引力本质提出的一个事物，也就是把时间和空间看成一个整体来研究，这个整体就叫“四维时空”。但是四维空间不一样，这是一个数学上的概念，并且物理世界目前还未找到一个实体与之对应。
这里要谈一个核心，数学和物理研究的对象有啥差别，物理研究的对象是整个自然界的规律，这意味着物理研究的事物必须在自然界找到对应的实体，否则研究就没有意义。也许有人会反驳，电磁场不是实体，但是我们一样研究啊，其实电磁场本身就是一种客观存在的事物，它并非我们为了方便研究而虚构出的事物，它是一种真实存在。
但是数学研究的事物可以完全不管物理世界，也就是说数学可以脱离物理世界而存在，比如刚刚谈的“四维空间”，这就是一个脱离物理世界的研究对象。但是有网友又会反驳说“克莱因瓶”不就是一个四维空间的物体吗？哈哈，可惜非常遗憾告诉你“克莱因瓶”目前还只是停留在数学上，物理世界真没有这个东西。
这个瓶子只能出现在空间维度有四维的物理世界，而我们的物理世界空间是三维，所以你在三维世界里永远找不到“克莱因瓶”。这个瓶子最大的神奇之处在于没有“里面”和“外面”之分，换句话说你如果沿着瓶子表面一直走，你会从瓶子外面不知不觉走到瓶子里面，然后又从里面不知不觉走到外面，里面和外面没有明显的分界线，这也是为什么“克莱因瓶”无法装满水的原因。
“克莱因瓶”是著名数学家菲立克斯·克莱因提出的一个数学模型，大家平时网上看到的“克莱因瓶”其实并不是完整的图像，因为“克莱因瓶”是四维空间中的产物，所以三维世界无法完整展示四维世界。
举个简单的例子，假设蚂蚁是一个二维生物，也就是蚂蚁永远只在一个平面上行走，但此时有一个立方体在蚂蚁所在平面上方，并且立方体的一个棱角穿透这个平面，请问蚂蚁能看到这个立方体的“全貌”吗？肯定不能，因为蚂蚁永远只能看到立方体在二维平面的一个投影而已。所以我们所处的三维世界，永远只能看到“克莱因瓶”在三维世界的投影，因为它属于四维空间。
但是广义相对论中的四维时空和刚刚的数学上的“四维空间”是有很大差别的，物理研究的事物必须有实在客体对应，所以爱因斯坦研究的“四维时空”其实在物理世界是有对应的实在客体，那就是空间和时间的合并产物，这个产物就叫“时空”。在爱因斯坦眼中，时间和空间不能再单独分开，必须把它们当成一个事物来对待，然后接下来的物理研究对象都是针对“时空”这个客体，不能单独去研究时间或者空间。
所以说了这么多还是那句老话，四维时空属于物理世界有客观实在对应，四维空间属于数学世界，物理世界不存在这个东西，不要把广义相对论的四维时空，当成是四维空间来理解，否则你永远无法理解广义相对论，也永远体会不到爱因斯坦的伟大。我是《小彭来给您解惑》，如果喜欢我的文章可关注我，如果对文章有异议可留言评论。
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