四維空間與三維空間的區別是什麼?

有寶


四維空間和三維空間

四維空間,狹義上講就是算上時間在內的四維時空。這樣的話,我們就生活在四維時空裡面。可惜的是,時間維度是非可視化的,我們看不到時間維。平常我們能感覺到的維度只有長、寬、高,時間維我們只能夠被動接受而無法改變。就像星際穿越中男主角庫伯進入黑洞後,才看到了可視化的第四維。而通過操縱第四維時間維度,我們可以改變過去的事情。



廣義上的四維空間,並不是指我們熟知的三維長、寬、高在加上時間,這種時空雖然也稱為四維時空,且我們生活在其中,但廣義上的四維空間,是拋除時間外,再加上一維,也可以說是五維時空。那麼五維時空已經超過了人們的感知和想象,因為第五維從來都不給任何效應。所以,我們只能夠猜測第五維是什麼。這裡猜測第五維應該就是和長度維一樣,都是用來表明物體尺寸的大小的。



超弦理論認為我們的宇宙有11維,除了我們生活的四維時空外,其它維度都高度蜷曲,所以我們無法感知。而超弦理論也沒有介紹高維空間中每個維度的意義。所以很明顯,在高維空間中,除了時間維度,其它維度也可能會具有一些不可思議的屬性。


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偶來答一發吧!

按照我們的認知,二維空間,是由無數的一維“空間”在一個面上展開得到的,三維空間是無限多的二維空間,在長寬高三個維度中展開得到的,那麼四維空間呢,那可能就是無限多的三維空間所構成的。

如果這樣理解有些難度,可以換一個方式:

一維的線捲曲之後就變成了二維,二維的A4紙捲曲就得到了三維,如果把三維捲曲起來,那就得到了四維。

一維變二維,你可以理解為兩個一維點的重合。就像一個鋼絲,首尾相接,兩個點共享一個點,你就得到了一個二維的鐵圈。

二維變三維,也是兩個二維的點共享了同一個位置,在這裡,它既是A點又是B點。那三維變四維呢?那就意味著,兩個三維世界的點,會在某個位置重疊起來,這個點既在北京,同時也在上海,既在地球,同時又在火星。

確實有些神奇了!

還有一個例子:莫比烏斯環和克萊因瓶。

上圖是莫比烏斯環,它是一個在某個方向上無盡的二維平面,如果你是個二維人,從三維看,你會永遠在環的正反面轉圈。你自己也犯嘀咕,以為世界就是這樣的,沒有窮盡。

同樣,下方的克萊因瓶。它展現的是某個方向上無盡的三維空間,從角度看,我們三維人會永遠在克萊因瓶的兩個空間中穿梭,我們彷彿感覺到,這個瓶子彷彿是無窮無盡的。

這就是四維和三維的差別。

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科學重口味


人類的大腦只能感知到三個空間維度,但在超弦理論看來,空間的維度可達十個。不過,我們就連第四個空間維度都無法感知到,更何況是另外其他更高的空間維度。雖然高維無法想象,但可以用低維做類比來進行推測。

二維空間是一種沒有厚度的平面,如果沿著沒有厚度的方向堆疊起無數個二維平面,這樣就成了三維空間。倘若二維空間中存在著二維生物,他們是無法感知到第三個維度的存在。但身處三維空間中的我們能夠從第三個維度直接看到他們的內部,從三維看二維不會有內外之分。

如果我們把二維生物從二維平面上拿起來,他們看起來就從二維空間中突然消失了一樣。如果把他們再放回二維平面,他們看起來又突然出現在二維空間中。

同樣的道理,如果四維空間存在,那麼,沿著第四個維度方向堆疊其無數個三維空間,得到的就是四維空間,只是我們無法想象第四個方向。人類的大腦只能感知到二維投影,所以我們看不到三維物體的內部和背面。但如果四維空間中存在著四維生物,他們將會感知到三維投影,他們可以從另一個維度來看到三維物體的內部和背面。

另外,需要注意的是,愛因斯坦在相對論中所說的四維時空與上述所說的四維空間是有很大區別的。在相對論的四維時空中,三維空間和一維時間被認為是一個整體,這是所謂的閔可夫斯基空間。


火星一號


四維空間比三維空間多了一個維度,那就多了三維空間之外的所有知識與規律,因為三維空間之外的規律與知識是不會在三維空間裡展現出來的。你畫一個x、y、z軸,它們經過空間一個點並相互垂直形成三維的座標系,但是你無法畫出另外的一個分別垂直於x、y、z軸的?軸。理所當然,這樣的軸不會在三維空間中顯現出來,必須要在四維空間中。

多了一個維度也就更容易解決一些難題,比如當初愛因斯坦提出四維時空後,一個名為卡魯扎的數學家找到了愛因斯坦,說他認為宇宙可能是五維時空,因為在五維的時空裡,引力可以與電磁力統一在一起,這個讓愛因斯坦很感興趣,因為當時的愛因斯坦也在尋找著大統一理論,把電磁力與引力統一起來(注:當時人們只發現了2大基本力:電磁力與引力,強力與弱力還未被發現),雖然當時很感興趣,但之後就沒有什麼之後了,就這樣不了了之了。

理論物理學家發現只要多了一個維度就可以解釋很多問題,從5維到10維再到11維,維度一高,廣義相對論與量子力學竟也相容了,所以關於維度的弦論才顯得如此的神奇,好似多了一個維度就多了一扇窗戶。

對此你們有什麼看法呢?歡迎在下方留言探討。我是科幻船塢,感謝大家的閱讀與關注

本文圖片來自於網絡,侵刪


科學船塢


我是一個痴迷狀態的易學和玄學愛好者,說一下我的看法(可能略帶“迷信”或者“神話”色彩,反感者請自行離去)。

說到三維度、四維度,從理論上自然就有一維、二維的概念,甚至零維“空間”。其實說到了“空間”概念,它通常只適用於三維或者未知的更高維度概念當中。

因為,我們人類處於三維空間當中,所以,從理論上來講,能夠感知或認知的也只能是同等維度或者低於我們維度的物體。

但是,萬事萬物必然都存在陰陽兩面性,有好必有壞,有上必有下,有左必有右,有白必有黑,有天必有地,有顯體必有隱體。。。。。。

為了表述我的觀點,我就用我們人類來闡述我的觀點!

我們人,所屬在三維空間當中,所以,和我們相關的屬性都屬於此維度當中的範疇。我們活著的人有兩部分組成,一就是我們的肉體,二就是我們的“命”或者“靈魂”。二者缺一不可。有肉體沒靈魂,我們是死人。有靈魂沒有肉體,我們是“隱體”!一種是我們看得見的肉體,一種是我們看不見的靈魂。

肉體自然是我們三維空間裡的物體,那麼靈魂呢?到底是屬於高維度(四維)裡的,還是屬於低維度(二維)裡的呢?

下面我們著重就聊聊這個話題!

我們人具備的是兩種屬性(有不同維度可能)的結合!

相信很多朋友特別是農村朋友,都聽過“問米”、“出馬”等這類事情,就是一個專門從事這個行業的人,通過一些操作,讓一些“隱體”上身,然後說出一些,想問事的人所想知道的事情。

說到這裡,可能會有很多朋友不相信此類事情,所以,不相信的朋友請自行離開,相信的朋友我們繼續聊這個話題。

那麼,這些上身的“隱體”到底是什麼呢?為什麼能預測過去和未來呢?會不會和“維度”概念有什麼關係呢?

我認為,三維空間一定不是孤立存在的,一定會連接著二維(低維)和四(高維)空間的,只要達到特定條件就能夠進行互通傳搭信息。

三維空間的事物,受制於物體本身,不能夠“為所欲為”,比如,我們的意識可以天南海北的想,可以想過去,也可以想未來,但是由於我們肉體的限制只能夠停留在當下,停留在現在。試想一下,如果有一天我們的意識,能通過特定條件可以暫時脫離我們的肉體,是不是就可以“為所欲為”了,可以回到過去,穿越未來了呢?

如果是這樣,倒是可以解釋“問米”、“出馬”這種現象了!

上身的這種“隱體”,本身是我們肉眼所不可見的(或者從科學角度講是不存在,因為科學無法證明他的存在,也不能承認它的存在)。也就是說,它沒有肉身(三維空間的載體)限制的一種隱形能量。

它同它同一個維度的物體可以正常交流,而如果想和不同維度,比如我們三維空間裡的人,進行交流,必需要藉助載體,也就是要“上人的身”,不然也是無法溝通的。

所以,此時,應該有很朋友能夠理解“問米”、“出馬”這種現象了吧!

好,那這種“隱體”到底是高維度的物體,還是低維度的物體呢?我們死去了,到底是去了哪裡,是成了“鬼”成“靈”了?還是成了“仙”成“佛”了?由於時間問題,今天就寫到這裡。得空再和大家來聊聊這個話題!


文化IP煉心師


數學概念理解,在一個點上有N條互相垂直的直線組成的空間就是N維空間,那麼三維和四維的區別很容易理解了,數四維就是比三維多了一個維度而已。

但多出來的維度到底在哪裡?人類大腦無法感知四維空間,我們只能去猜測和想象,通過二維與三維的對比,來分析三維與四維空間的關係。但有一點很可能一直困擾著我們:我們無法感知四維空間是什麼樣子,難道就能感知更低的二維空間嗎?

並不是這樣的。有人說二維空間很好理解,不就是一個平面嗎?很抱歉,那只是數學上的概念,現實中你永遠無法描述更無法找到二維空間。說直白點,我們很可能永遠無法確定二維和四維空間是否真的存在,甚至我們連二維和四維空間到底是什麼都不知道,真正存在的只有我們所在的三維空間!

當然,對於多數人來說,顯然更希望也相信四維空間(高維空間)是存在的。那麼假設四維空間真的存在,它與三維空間的區別在哪裡呢?

我們只能從二維與三維的區別去分析三維與四維的區別。想象一張紙就是二維空間,一隻螞蟻從一端爬向另外一端,它必須爬行整張紙。但是如果把紙張彎曲,就成了三維空間,螞蟻就可以瞬間從一端爬向另外一端,言外之意,二維空間的兩個點在三維空間可能就是重合一個點。

那麼同樣的,在三維空間裡我們用很長時間穿越的距離,在四維空間裡很可能瞬間就能達到,讓若真的是這樣,對於人類來說意義將非常重大,這不就是類似蟲洞的概念嗎?

還有一點,在四維空間裡,人們通常認為可以觀察到三維空間裡的一切,即使是一個密閉的房間裡也能看到。同時,四維空間也能輕鬆穿行三維空間,瞬間出現並消失!


宇宙探索


四維空間不過是人類臆想出來的,究竟存不存在四維空間,那還有得說,至於說四維空間和三維空間的區別,那就是多了一個維度,而這個維度,是時間維度。



人類是不可能感覺到四維空間的存在的,即使我們此時此刻正生活在四維空間中,我們也不能分辨出四維空間,因為對於低維生物來說,高維空間是異常難以理解的,大多數人是不可能想象出四維空間到底是什麼樣子的,甚至是能夠理解四維空間的人給你細心講解,你也搞不清楚這究竟是什麼一個概念,其實這也是正常的,畢竟絕大多數人是想象不出來的。

我們都知道,一維空間是一條線,二維空間就是一個平面了,而三維空間,則是此時此刻我們生活的空間,它由長寬高三個維度組成,各個維度都是可以無限向兩端延伸的,它們沒有嚴格的方向之分,方向只是人為定義的。但是四維空間就不一樣了,它是在三維空間上增加了一個時間維度,也就是加上了一個時間軸。經過科學家的計算,我們生活的宇宙,實際上存在著高達11個維度,而之所以我們看不見更高的維度,是因為它們全部彎曲摺疊了起來,變成了更低的維度。



實際上,四維空間相比於三維空間就是增加了一個時間軸,但是它卻是很難理解的,你可以試想一下一個在二維空間中生活的生物,三維世界的存在對於它們來說也是難以想象的,它們是難以理解三維生物是如何從它們生存的那一個平面中跳出去的。對於在三維空間中生存的我們來說,其實道理也是一樣的,我們也是很難理解四維生物(如果有的話)的活動的,它們的有些活動在我們的眼裡簡直就是違背常理的。比如說四維空間中增加了時間軸,那麼這是否意味著時間在四維空間中的生物的時間概念和我們完全不同呢?



實際上,四維空間是三維世界在一條時間線上的總和,如果在四維空間中有智能生命存在的話,那麼他可以看到一個人的過去、現在以及未來,但是僅僅是隻能看到而已,他們在我們的眼中是具有上帝視角的人,但是僅僅是具有上帝視角,不代表著他們真的有決定我們時間流動方向的能力,他們只能單純作為一個觀察者,而不能改變一個人的任何歷史進程。在四維空間中,四維生物可以很輕鬆地看完我們的一生。而在《星際穿越》中,庫珀掉進的是更高維度的空間,是五維空間,在這個空間中,他比四維空間中的生物具備了更多的能力,他不僅可以看到他女兒的一生,還可以向三維空間傳遞信息,進而對三維生物產生影響,或許這就是所謂的神吧。


鏡像科普


地球上的其他生物不必去說,至少人類是無法感知四維空間的,我們的思維限制只能理解三維空間也就是長寬高。對於四維空間只能通過類比的方式推出來,例如一維空間是有兩個端點的直線,而二維空間是有四個端點的矩形,三維空間就是八個端點的立方體,那麼四維空間就可能是十六個端點的超立方體,大家都看過超立方體的動態模型如下:

但實際上四維空間是否存在無法確定,這個展現在三維空間中的四維模型也只是一個類似形狀。就例如克萊因瓶,這是一種存在於四維空間中的物體,在三維空間中製作出的克萊因瓶就只是一種類似的形狀,這個克萊因瓶在三維空間中是有相交的位置,這個相交的位置如果多出一個空間維度,那麼就可以避免相交,那才是真正的克萊因瓶。

所以說很簡單的道理,所有在三維空間中給出的四維空間模型,都是有缺陷的,這就是空間維度之間的限制難以跨越。關於高維空間是否存在目前仍是存疑狀態,研究高維空間的是弦理論。上個世紀八九十年代弦理論出現,認為宇宙是25維時空的,隨著發展超對稱的加入出現超弦理論,該理論認為宇宙是10維時空的。而在超弦理論中發展起來的M理論,認為宇宙是11維時空的。其中四維時空是我們熟知的,能宏觀表現出來的,而其它七個維度的空間是蜷縮在微觀世界中的,只是它們的尺寸可能小於普朗克尺寸。

三維空間和四維空間的不同之處,顯而易見是多了一個空間維度,但正是這樣一個空間維度就是另外的一個世界。在大劉《三體》中層出現過一個片段,也就是“偷心賊”的故事,一個人被偷去了心臟但是在外觀上卻並沒有任何的傷口痕跡,那麼顯而易見心臟是被從第四個空間維度取走的。這樣的“能力”對於生活在三維空間中的生物來說就是一種神蹟,或者直接就用“未解之謎”來代替了。


科學黑洞



四維空間一直是人類科學家和科幻迷們心心向往的一個地方,因為我們感知到的世界是三維的,所以四維空間我們的大腦是想象不出來來的,但是也正因為如此,科學家們才要研究四維空間。

我們都知道一張沒有厚度的紙就是二維空間,在二維空間中任何東西都是長短不一的線段,身為三維生物的我們只需要畫一個圓圈就能把二維生物困在裡面一輩子,這就是因為我們三維世界比二維多一個方向。


如此推測下來,四維空間也會比三維空間多一個方向,如果在現實世界中把一個人鎖起來,那麼就需要做一個籠子把這個人的上下左右所有空間都和外部空間隔離,如此一來就把一個三維生物困住了,但是用這種方法是困不住四維生物的,因為四維生物天生就比我們多一個方向,它除了上下左右外肯定還有一個我們無法理解的方向,這樣一來四維生物就能輕輕鬆鬆的離開這個籠子,就好像我們三維生物離開二維的圓圈一樣。

四維空間和三維空間最大的區別就在於多了一個維度,這個維度讓四維生物在三維空間中所向無敵,三維空間沒有任何東西可以困住四維生物,所以說四維和三維最大的區別就多了一個方向。

遺憾的是我們人類用來思考的大腦天生就是三維的,從來沒有經歷過四維空間是什麼樣子,人類目前只能在數學上表示或者在計算機中不很準確的模擬四維空間。


宇宙探索未解之迷


一維空間、二維空間和三維空間是和諧共存的。高於三維空間的(包括四維空間)、我們知之至少的多維空間,一定也是與我們生存發展的三維空間和諧共存的。雖然在很多情況下,我們認識多維空間、認識宇宙人和史前人都是很困難的,要完整地、清晰地、全方位理論全面地感知他們的存在就更加困難,但是,事物都是一分為二的,畢竟都是在天地之間,都是在相互聯繫的不同空間中存在的發展。物質存在於我們的意識之外,並且必然為我們的意識所反映。從這個意義上講,只要九維空間存在,只要宇宙人和史前人存在,就一定有跡象顯示出來,我們就可以逐步的認識他們,並且最終現象對他們的完整、清晰、全面地認識,達到天人合一的境界,就能取得全方位的知識,包括空間的奧秘。

空間的根本特性,一共有四大類。(1)三維空間的相對性。(2)多維空間的客觀性。(3)多維空間的獨立性。(4)多維空間的現實性。掌握了這一切空間的關係,就能構建空間的生命學。這四大內容理論太長,以後慢慢給大家全部解釋。

四維空間和三維空間的區別就牽制了時間觀念。從宇宙誕生和存在的法則來看,時間與空間是密切聯繫、相互依存、不可分割的。從空間與生命的相互聯繫即從空間生命學角度來看,不同的等級的空間和與其相適應的生命形式相互依存,相互適應,並獨立於與其不相適應的生命形式之外。空間結構具有如下基本法則:

第一,空間結構的多維性與時間因素沒有直接關係,時間和空間是兩個完全不同的範疇。空間獨立於時間而存在,就像時間獨立於空間而存在一樣,二者不會混為一體。

第二,不同等級的空間“平行”存在,並且不依賴於時間因素而存在。時間是與三維空間的人類共處的存在物,對於沒有思維的一維空間的植物,對於二維空間的動物來說,空間仍然兀字存在,而時間就顯得無所謂了,動物們對時間並不自知。植物和動物的時間,只不過是人們人類頭腦中的時間觀念而已,是我們三維空間的人類加給他們的,也就是三維控制了一維二維空間。對於六維空間和九維空間來說(包括四維空間)時間問題仍然具有全新的內容和全新的表現形式,而空間仍然存在。

第三,空間多維性與具體生命形式相聯繫,不同等級空間孕育不同等級的生命形式,沒有生命也就無所謂的空間。迄今為止,人類全部的知識都是建立在你有認識基礎上的,而“物存在於我們的意識之外”。一維空間相對於植物而言的,二維空間相對於動物而言的,三維空間相對於我們人類而言的,九維空間相對於宇宙人和史前人而言的。而對於一塊沒有生命的石頭,永遠不存在幾維空間的問題。這就是空間的區別性,以上的論述還很長,我就長話短說,謝謝理解。謝謝!


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