第1个回答 2022-06-09
四维时空和四维空间是完全两个完全不同的概念,所以网上很多关于四维空间和四维时空讲解,不是完全正确的。
那我们首先要了解的就是维度这个概念,在数学领域和物理领域中,维度是两个不同的概念。
在数学上是说 ,不同参数的数,就比如x轴,y轴,z轴,都可以是维度。虽然在数学上面不管说多少种维度都是可以的。这里指的就是标准的欧几里得空间。第四维就是指和数学里“x”“y”“z”,相同概念的性质,也就是加一个坐标。
但是在物理学中 ,维度就是指的独立的时空坐标数目。四维时空又叫做闵可夫斯基时空,闵可夫斯基这个人是谁呢?他就是爱因斯坦的老师。
闵可夫斯基最开始将爱因斯坦和洛伦兹的理论重新表示成3+1维的时空。也就是,三维的空间加上一个时间的维度。
爱因斯坦在最开始,对这种观点还是,不是很认同,再后来研究广义相对论的时候,才发现这种描述的重要性,因为之前,1905年的时候研究的是狭义相对论。
那么在这些理论的基础上,就延伸出了两种空间维度的理论。
第一种 就是欧几里得空间,他认为时间和空间都是独立的。我们在考虑空间维度的时候,就不应该把时间维度放在一起考虑。
具体思考四维空间的办法就是著名的, 莫比乌斯环 和 克莱茵瓶 。
第二种 就是认为空间和时间是不可分割的。我们生活在三维的空间中,而时间只有一维。
在这种理论的基础上,我们认为,时间也可以用多个维度来表示多个坐标来表示。
并且能将时间和空间重新组合排列形成多维时空,这也是平行宇宙的由来。
我们先来说第一种四维空间:
一般情况下,我们认为,一维是一条线,二维就是一个面,三维呢,就是一个立方体的东西,就像我们生活的空间。
但是这里有个错误的,为什么说一维就一定是直线曲线可不可以?二维为什么就一定是平面呢?曲面为什么不可以呢?
答案当然是可以的,因为我们认识的坐标系是 人为规定 的x,y,z,应该是直的。
如果你说曲线不是一维,你还在用三维的眼光去看一维?
如果一个一维生物,只能向前或者向后,不能向左或者向右,或者是向上向下,那么他生活的就是一个一维的世界。
但是我在双曲线、直线、曲面、平面的时候,你还能想象。但如果让你想象一个四维空间,你能想象出来吗?!
因为我们人类没有见过,更没到达过,所以可以任意想象,在众多说法中,我我更倾向于我们生活在平行世界中。
我们可以用这样一个理论来推导一下, 低维空间,旋转在对折会得到高纬度空间。
那么首先将直线旋转对折,还会得到一个圆。
再将一个平面旋转旋转再对折,我们就会得到一个 莫比乌斯环 。
你再想象将一个三维空间旋转在对折,你能想象的是什么吗?鬼知道是什么?
因为一维是一条直线,在中间砍一刀,它的截面肯定是一个点。
再来二维,我们在二维这个平面上再砍一刀,他就是一条,直线的截面,就是一条直线。
虽然我们三维为一个立方体,你们从它中间砍一刀,他的截面肯定是一个二维的一个平面。
那么再问你问题,什么东西你在侧面砍一刀,它会成为一个立方体呢?好好想一想。
所以呢,一个界面是一个立方体,这肯定是违背我们当前认知的世界。
想象不到四维空间,还有一点很重要。但是我们人,眼所看到的画面。从严格意义上来说。只是三维物体的一个侧面。我们可以这样理解,我们认识的三维物体都是一个二维化的。
让我们脑海想象一个立方体,如果你有一个三维的眼睛,你大概就会想到这样一个画面。把它拆开之后,有六个面。也就是你可以同时,看到一个立方体的所有的面。假如你有个三维的眼睛,在打麻将的时候,即使是扣着的牌,那么你也能看得到所有的牌。
但很多人总喜欢用蚂蚁来举例说蚂蚁是二维生物。你就是蚂蚁,生活在一个平面,没有高度的概念。但是蚂蚁也很无辜啊,有的蚂蚁还会飞了,蚂蚁有高度了。
最后再声明一点,你看到的所有物体,都是三维物体。
第二种理论:四维时空这个理论就比较有趣了,前提就是时间是第四个维度。
如果我们把空间用坐标系来表达的话,他有x,y,z三个轴。时间目前只有x轴,所以我们假设时间也应该具有y轴。
而这个y轴代表什么含义呢?在这个理论的基础上,把时间,y轴定义为可能性,每一个平行于x轴的线都是一种可能性,在这个可能性中,你可能是首富,厨师,司机等等。这就是平行宇宙的由来。
按照这个理论,宇宙最高将有十维,包含一切一切一切,的可能性。
当然,以上两种理论仅仅是猜测阶段,都没有被证实。但不管你相信哪一种,都请不要再说蚂蚁是二维生物。