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简单说就是:四维空间比三维空间装得更多 。 有些人会把四维空间比作是妖魔鬼怪 , 认为四维空间很虚幻 , 我们很难想象四维空间到底是什么样子的 。
但科学家并不这样认为 , 他们试图用四维(高维)空间诠释自然规律 。
那么 , 到底什么是四维空间?
用数学语言描述就是 , 四条相互垂直的直线同时穿过一个点 , 组成的空间就是四维空间 。
但显然 , 这种数学描述在我们看来是难以理解的 , 甚至是不靠谱的:数学早就告诉了我们 , 通过一个点只有三条相互垂直的直线 , 哪来的第四条呢?
我们无法想象第四条直线到底以何种方式存在 , 这很正常 , 因为如果第四条直线存在 , 肯定不在三维空间 , 而是另一个维度 。 就像一个二维生物(假设存在)很难想象一个点有三条相互垂直的直线一样 。
简单讲就是 , 四维空间更多地体现在数学概念里 , 比较抽象 。 而我们需要的是具体的物理学描述 。
下面就尽可能地猜测四维空间的某些特点 。
第一 , 四维空间比三维空间具有更大的包容力 , 因为多出来一条维度 。 直白来说就是 , 四维空间比三维空间更大 。
第二 , 在四维空间里 , 想要从某个地方去往另一个地方 , 有更多的轨迹方向可以选择 。 这就像我们所在的三维空间与二维空间的区别 , 从一个地方到另一个地方有更多的路径可以选择 , 而二维空间里只有一个路径 。
【解读四维空间,它与三维空间的区别是什么?】同时 , 如果一个人在四维空间里运动 , 在三维空间里的我们看来 , 他会突然消失 , 然后在其他地方突然出现 。
第三 , 在四维空间里 , 可以把三维空间进行折叠 , 轻松实现时空穿梭 。 这就像三维空间里的我们可以把一张纸折叠起来 , 实现虫洞效应一样 。
四维空间里的物体到底是什么样子的呢?
简单说 , 就是一种叫做“超体”的东西 , 超立方体 。 在超立方体里 , 每一个面都相当于三维空间中的立方体 。
以上只是对四维空间的一些猜测和想象 。 不过科学是非常严谨的学科 , 科学家需要的不仅仅是想象和猜测 , 更需要实证还有对科学发展的一些帮助 。
而爱因斯坦把时间当成一个维度 , 引入了物理学界 , 就让物理学的发展焕然一新 , 这也启发了科学家们的思维:当在物理学中引入高维空间后 , 物理定理和大自然法则的描述变得更加容易 , 更加简单 。
这也是为什么 , 如今的很多前沿物理论思想都是以高维空间为基础和前提的 , 因为在我们的三维空间里 , 很多大自然法则是无法兼容 , 甚至会出现相互矛盾的结果 , 比如广义相对论和量子力学 。
而一旦把大自然法则放置在高维空间里 , 利用高维空间的超对称性 , 矛盾瞬间化解 , 完成统一 。
科学家们追求的就是终极的大统一理论 , 而利用高维空间追寻大统一理论 , 看起来更为简单 , 也更加简洁!
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