03.05 如果我们进去四维空间会发生什么？

学物理的金小哲

要讲明白这个问题，我们可以先假设一个二维世界的人进入三维世界会发生什么？

如果我们能够看得到二维世界里的人，那么我们只要轻松地在他身体周围画上一个圆形，那这个二维人就会一辈子被困在这个圈里。圈外的二维人也看不到这个被困的朋友，他们想尽办法终于打开了这个圆形。但在他们打开之前，你一使劲把这个二维人拽到了三维世界里。等二维人打开“监狱”一看，怎么可能，那个二维朋友竟然凭空消失了。

不可思议！无法解释！

我想，如果我们进入了四维空间，或者说四维空间里的人，也具有这种让我们凭空消失的能力。只因为他们比我们多一个维度。

那，我们如果来到来到四维世界，看到的会是什么样子呢？

以三维世界的正方体为例。

在二维世界中，只有正方形的概念，在三维世界，正方形变为正方体，而在四维世界中，正方体继续升级成为超正方体。它比正方体足足多了8个顶点，共有24个面。

四维世界只是比三维世界多了一个空间维度，但整个世界的样子却发生了翻天覆地的变化。

你可能会问，怎么从三维世界进入四维世界呢？

很难！但并不是不可能。

这个是什么原理呢？

我们假设二维世界是一张平面弹簧床，此时，我们放一个大质量的东西在这个弹簧床上，这个弹簧床会被压出一个极深的大坑。当这个坑足够足够大，此时，你会发现，二维世界因为压迫竟然相交了，二维动物进入了三维空间。

三维世界进入四维也是这样的。而大质量的天体扮演的正是这种角色。

而大质量的天体，如黑洞、中子星等就可以起到这种效果，因为它们会将三维世界无限的弯曲，进而发生相交。

四维的时空真的很难想象是什么样子，就像二维世界里，看到的我们一样。

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这是一个非常有意思的问题，我们先从眼睛说起。

我们在三维世界中，遇见的一切物体，不论是薄薄的纸张，还是立体的建筑。它们的光线，最终都会投射到我们的视网膜上——一张二维的膜。而我们每只眼睛所看到的图像，也都是二维的。（虽然之后会通过双眼视差来恢复，但基本还是二维的，因为你看不到背面）

这其实就是投影。我们再看看「二维的生物」如何看世界——它们的视网膜是一维的。可以论证，四维的生物，如果看世界，它们所看到的画面，是三维的。一个盒子，可以同时看到里面和外面，对于四维生物来说，无所谓三维的内外。

但是，我们进入四维空间之后，并不会得到这个超能力。就如二维的纸从桌上拿起来之后，也不会变成三维的物质一样。我们进入四维空间之后，看到的仍然是二维的画面。接触到的，仍然是三维的物体。只是有一些奇怪的地方：

比如，有的东西会以奇怪的形式相交：

这是我几年前绘制的四维球体（在三维上的投影）。注意看上下两处，其实是自我相交了的。但在实际上，它并没有自我相交，这只是视觉上的幻象。

而从物理上来说，如果高斯定理始终成立的话，那在四维空间中，库仑力、磁力、引力，都会衰减的非常快。以至于以我们现在的原子排布，只要进入四维空间，就会立刻瓦解。

从前面的分析出发，你还能推理出四维空间看起来会是什么样的？

章彦博

说实话这个问题很难回答，因为目前是否存在真正的四维空间都难以定论。

什么是四维空间?

所谓四维中的维指的是维度，如果简单的来讲就是通过一点能否做出四条相互垂直的直线。

空间在这里就很好明白了，但是注意一定要把四维时空和四维空间区分开来。通常我们是如何表述四维空间呢?在数学中我们通常用投影的方式将四维空间表述出来。

在前面的回答中我曾说过，数学中研究高维是很有意义的，它不必对物理负责，可以随便突破维度，但是物理必须则不可以，所以关于四维空间的存在与否还是个问题。

进去四维空间会发生什么?

假设就算有四维空间，病并且通过一切方法进入了。但是如果一个人在四维空间生活，理论上他能观察到的东西我们想象不出来，因为想象是用脑子中原有因素搭建新事物的过程。

或者我们可以用类比，四维空间看三维空间，应该能同时看到你的前后左右，里里外外，通通透透。

意味什么呢？有可能在四维空间中即使是封闭得最严密的保险柜，你依然可以从一个“侧面”看见里面的全部内容。 甚至能看到螺丝钉。或者你拥有了玄幻小说中的“内视”能力，可以清楚的看到自己的肌肉、骨骼，以及血管里面流动着的血液，就好像你自己被解剖了一样。

总之，这一切都是猜测，根本不具有说服力。但是开开脑洞也不是不可以，你是怎么想的呢？

科学认识论

　　按着人类的三维坐标系来看，我们生活在长宽高的三维空间中。看的的物体都是三维的。除非我们看到的书中的文字和画面是二维的。其他存在于我们生活的物体都是三维的，即使是一层薄薄的烟雾或者是一张纸片。之所以我们感觉到它二维的，是因为我们的眼睛欺骗了我们。 　

有人说蚂蚁的世界是二维的，我认为这是错误的，蚂蚁相对于人类来说是很小，但这并不意味着它们看的世界就是二维的，蚂蚁一样可以看到蓝蓝的天空，可以看见高大的小草屹立在它们眼前。你说蚂蚁的世界是二维的，难道它们看的昆虫尸体是纸片一样没有厚度？为什么蚂蚁会一只只手尾相连去够很高的东西。这都是我们人类的误解，用片面的眼光看待蚂蚁的世界。 　

　

同样的人类根据数学公式推导出世界是多维的，还有人推导出是11维的。数学是人类伟大的发明。在物理的世界里数学应用发挥了极大的作用。数学在物理应用方面也分为两种，一种就是实用性方面，比如各种飞行器轨道的计算。 　

　

另一个方面就是理论物理，比如麦克斯韦方程式，爱因斯坦的E=MC² 等等。这些并不是需要准确计算的物理，更多情况是物理规律的数学表达。 　　

有人说三维空间加上时间就是四维的。我比较认同这个说法。爱因斯坦在总结广义相对论的时候说，时空在高速的物理世界里应该别看成是一种物质。在物体运动越是接近光速，时空弯曲的就会越厉害。即时空会被压缩。 　

如果我们进去四维世界，但是不做高速运动的话，我们眼中的世界不会发生什么变化，但我们做高速运动的时候（比如达到光速的一半），在我们眼中的世界一样不会发生变化。但是地球上的人会发现我们被压缩了。

这就是广义相对论的一部分，至于会不会真的出现这种情况，目前还没有人会知道。

奇文影视

由超弦理论知道了最小的粒子竟然不是实体的物质，而只是由不同振动频率的超弦组成，你所看到的一切物质的外在表现，都只是不同振动频率的外在表现而已，在超弦理论提出的十维空间里，一切都不是实体，一切皆有可能。

世界竟如此奇妙，当超膜理论提出之后，十一维空间凌驾于十维空间之上，无论是时间与空间，还是感知与记忆，这些都属于十一维空间。

说了上面这些就是为了开如下的脑洞而已：

0维是空间意义上不存在的点，1维是线，2维是绝对平面，3维是体，4维是什么？4维，一般认为它是时空的集合体，不仅具有3维空间属性，还具备另一个看不到的维度即时间维。

时间在我们眼里，看不到也摸不着，但是它却真实存在，从一个苹果新鲜到腐烂就可以看出来时间在流逝，我们不能因为看不到它，而一味的去否定它。

如果步入4维空间中你会发现什么？

会肉眼看到时间吗？不会的，但是你却可以真切的感受到时间在流逝，你会看到一个事物的发展全过程，即使那个事物还在不断地演化过程中，但是并不妨碍你看完它的结局。

你只能看，不能去改变它，其实你也改变不了，就像在现实中，你正在看一部影片一样，导演拍完了，你只能就这么看而已。

这只是时间方面的，在空间方面呢，你拥有在3维世界中隐身的能力以及抄近道的能力，你会瞬间抵达你想去的任意一个节点、地点。

当然你还是无法对其作出改变，你只是观察者而已。

以上只是我的个人脑洞罢了，对于多维理论，更多的还是猜想，欢迎大家提出你们的看法！

科学船坞

高维空间是否存在一直持有争议，但是超弦理论却指出如果想要解决相对论和量子力学的基本矛盾，完成四大基本力的统一，至少需要有10个维的空间才行。而且相对论的时空弯曲，似乎也隐隐指出高维存在的可能性。如果高维不存在，我们的三维空间不可能会同时弯曲。

如果按照超弦理论下的高维空间描述，人类永远也进入不了四维时空。超弦理论认为组成我们身体的最基本粒子都是由一段段能量弦组成，我们可见的物质是由两个端点的开弦组成，而引力子则是由圆圈圈形状的闭弦组成。其中闭弦可以穿梭于不同的维度，进入到高维。而开弦的端点被固定于我们空间无法离开，所以说我们想要进入高维，根本不可能。除非组成我们的基本粒子都转化成闭弦，不过这显然不可能。

所以，我们身体的基本组成决定了我们无法进入四维空间。但是，意识和灵魂一直都是神秘的存在，因为不能够被检测到，所以被认为是不存在。假如组成意识或灵魂的物质是类似于引力的闭弦组成，则我们检测不到也很正常。这样的话，我们的肉体虽然不能够进入四维，但是我们的意识或者灵魂就可以了。

当然了，四维空间本来就是幻想存在的东西，所以以上的猜测也都是有点科幻色彩。

科学探秘频道

身处三维空间的我们，其实是不可能想象或者画出四维空间的。

就像题主说的，一维是一条线，二维是一个面，三维就是一个立方体，还有零维的点。

上图呈现的四维空间，其实只是四维空间的“超立方体”在三维空间的投影，从这个投影我们能了解到一些关于四维空间的信息，但就像我上面说的一样，真正的四维空间对于身处三维的我们永远无法画出。

来自四维空间神奇的东西。

克莱因瓶是一种无定向性的拓扑平面，它没有“内部”和“外部”之分。在三维空间里，它呈现出来的就是瓶颈和瓶身相交，但在四维空间里的，瓶颈和瓶身却不是相交的。

相似的性质在莫比乌斯带上也略见一二。

我们进入四维空间会发生什么？

理论上，我们就处在四维空间里，就像蚂蚁也处在三维空间一样，但它感知的世界只是二维空间，同样我们感知的世界的却只是三维的。

真正能感知四维空间的生物，它能自由穿梭于三维空间，就像我们人一样不是活在一张纸里。

我们认为的三维世界里的没有一点缝隙的铜墙铁壁，对于这些感知四维空间存在的生物而言，这铜墙铁壁，到处是通往外面的世界。三维意义上的监狱失去了存在的意义，而人类对此确实束手无策。

我们人类如果真的能进入并感知这样的空间，对于三维世界的生物而言，它们看到的人类，可以说和神仙无疑了。

科学新视野

要想弄清楚这个问题，首先要知道维和空间的含义。维指的是方向，空间的含义比较抽象，按照汉语词典的解释是空间是物质存在的一种客观形式，由长、宽、高、大小等表现出来。所以至此我们很好理解，一维空间就是指只有一个方向的空间，就如一条直线一样；二维空间就是指有两个方向的空间，就如平面一样有两个坐标轴；再看三维空间就是有三个方向的空间，在平面上再增加了一个高度；最后我们再来看看四维空间就是有四个方向的空间，也就是说在长宽高上再加一个方向，按照爱因斯坦的解释就是加了一个过去现在将来，我们统称为时间的方向，我们现在生活的空间就是四维空间。为什么这么说呢？我们人可以直观的看到长宽高，是因为我们本身就具有长宽高，所以我们与生俱来的本能就让我们可以理解长宽高，这是三维空间的生物的最基本的天赋，就是本能，而四维空间又是在三维空间之上构成的，所以我们会清晰的理解三维空间，至于一维和二维空间那就更可以理解了（这里的理解是指本能的大略上的理解，不是指专业上的理解）。那么四维空间又怎么解释呢？按照上面的逻辑，我们是生活在四维空间的生物，那么与生俱来的就应该理解四维空间了，不错，我们完全可以理解四维空间。就像三维空间的表现形式长宽高一样，我们很容易理解，那么问题来了，四维空间增加了时间维度，我们又如何去理解的，我们有时间的计量单位，很细致，但是这个不是时间维度的表现形式。时间维度的表现形式应该是变化，我们人生来就可以本能地意识到变化，这是四维空间赋予给我们的，因为我们本身就是四维生物，若是三维空间的生物是意识不到变化的，也是无法想象出来的。所以对于这个问题我给的回答就是我们本来就在四维空间，我们本身就是四维生物。

渺小微尘却有一片世界

四维空间是不是存在，以怎样的方式存在，我们该如何适应它，这样的问题会层出不穷地摆在面前。我们发现了日心说，随后研究出遗传基因的双螺旋结构，这些学说有助于理解第四维空间的基本模式——秩序。时间如人类的意识，不可见却真实存在于我们的知识和实践里。那么，四维空间也将是真实客观存在的，或许可以用个新的概念来定义它——位体。位体的概念并不是新鲜事，之前一直就为人们所熟悉应用，并得到总结性的词汇，例如三位一体，五位一体等。

设想一下，当我们进入四维空间，就像进入一个大剧院，鳞次栉比，万事万物毫不混乱，该是怎样壮观的体验？

希望能见到这样的高度秩序的新世界。以上是我的感受。若有朋友发表其他的看法，欢迎在评论区留言。

中国知识考古or兆昌

答：猜测会看到无数三维空间景象的重复，并且可以在三维空间中的一处消失，然后在三维空间中的另外一处出现。

在数学中，可以轻松处理高维的情况，不过是直角坐标系中再加入一个自变量而已；在物理学中，有些理论预言了高维空间的存在，比如超膜理论（M理论）。

虽然没有人进入过四维空间，但是我们可以结合一些现实的类比，来猜测进入四维空间后看到的景象。

比如人类生活在地球上，如果我们把整个地球表面看做二维平面，那么我们人类就是生活在这个二维平面内的生物，对人类世界来说，会认为人类世界是有限的，而且没有边界，世界也没有中心。

可一旦我们来到太空中，就相当于上升到更高维度，就可以直观地看到地球表面就是人类世界，地球本身是一个球体，而且有一个几何中心，只是这个中心没有落在地球表面上而已。

那么四维空间相对于三维空间或许也有类似的效果，猜测进入四维空间的人，可以看到我们整个三维宇宙，或许还有很多三维宇宙就在我们宇宙旁边，也许只相隔了几毫米，只是由于维度不同，所以各个宇宙间无法进行信息传递。

还猜测在四维空间中，一个人可以突然在三维空间中消失，或者只消失一部分，比如他的下半身在三维空间中消失，然后出现在三维空间中的另外一个地方，就好比这个人被切成了两部分，可是这两部分在四维空间中还是一个整体。

由于四维空间中的信息复杂度远高于三维空间，所以猜测进入四维空间的人，会看到三维空间中的事物无限重复，就如电影《星际穿越》中展示的那样。

在物理学中，有一个理论叫做M理论，该理论描述到第四个维度的存在，三维空间是一个“超膜”，无数超膜在四维空间中波动，当相邻超膜发生碰撞时，就在三维空间中发生宇宙大爆炸，从而形成了我们如今的三维宇宙。

该解释听起来有点天方夜谭，不过科学的进步需要大胆的假设，至于对错，就留给后人评判吧！

好啦！我的答案就到这里，喜欢我们答案的读者朋友，记得点击关注我们——艾伯史密斯！