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【转载】什么是四维空间 宇宙中存在四维空间吗?  

2018-01-23 14:45:53|  分类: 收藏 |  标签: |举报 |字号 订阅

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什么是四维空间 宇宙中存在四维空间吗? - 真心阳光 - 《真心阳光》博客

 一,什么是四维空间

      物理学中描述某一变化着的事件时所必须的变化的参数,这个参数就叫做维。几个参数就是几个维。

      简单地说:零维是点,没有长度、高度及数量。一维是由无数的点组成的一条线,只有长度,没有其中的宽度、高度。二维是由无数的线组成的面,有长度、宽度没有高度。三维是由无数的面组成的体,有长度、高度、数量。(N维就是2个以上的N-1维物体垂直所形成的空间。)

      因为人的眼睛只能看到三维,人类只能理解3维,所以四维以上很难解释。 而将四维空间定义为三维空间+时间轴的说法是对于闵可夫斯基空间( Minkowski space)这个概念的误解。实际上时间维是一种替代说法,并不是说第四个维度是时间。著名的数学模型克莱因瓶,第四维穿过三位这个本质多面体,但四维空间的本质还是空间。 

  • 物理学有个概念,叫四维时空。说的是我们所生活的这个世界,看起来有三维空间——上下左右前后;还有一维时间——过去将来。这个事情当然大家早就知道了。只不过以前,大家觉得时间和空间没有联系。但从20世纪以来,爱因斯坦指出,时间和空间是互相关联的,于是诞生了这个四维时空的概念。然而,所谓四维时空却是对闵可夫斯基空间概念的误解。人类作为三维物体,可以认识四维时空(三个空间维度:长度、宽度、高度和一个时间维度),但无法认识四维空间,因为人类无法认识第四个空间维度。四维空间不同于三维空间,四维空间指的是标准欧几里得空间,可以拓展到n维……

  • 什么是四维空间 宇宙中存在四维空间吗? - 真心阳光 - 《真心阳光》博客
  • 二,宇宙中存在四维时空吗?

    当然是存在的。不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。 由于我们在地球上所感觉到的时间很慢,所以不会明显的感觉到四维时空间的存在,但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中,使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时,我们就能通过对比,发现时间的变化。比如你在时速接近光速的飞船里航行,你的生命会比在地球上的人要长很多。这里有一种势场所在,物质的能量会随着速度的改变而变化。所以相对来说时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一。

  •  

  • 三,如何进入四维空间?

  • 既然是四维空间,三维空间的人类当然是无法进入的,除非在遥远的未来,出现进化之光!

  • 四维空间的概念也可以通过解析几何的手段来研究。在那里我们可以利用代数方程来表示几何概念。为了利用这个手段进行观察以导致对四维空间的理解,我们来研究三维空间体系中的三个几何元素——点、直线和平面的方程。利用笛卡尔系统表示,我们可以写出:

    点的方程:ax + b = 0 (坐标系:直线上的一个点)。

    直线的方程:ax + by + c = 0 (坐标系:平面上的两条正交直线)。

    平面的方程:ax + by + cz + d = 0 (坐标系:三维空间的三个互相垂直的平面)。

    根据上述观察,我们可以写出三维空间的下述方程。应当注意:这个方程有四个变量(x、y、z、u)。

    ax + by + cz + du + e = 0  

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