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当年3D电影刚刚出现的时候 , 大家都感觉十分新奇 , 毕竟曾经生活在平面上的人物竟然能看起来这么立体 。
在多年的发展之下 , 3D电影已经不再稀奇了 , 许多城市商圈的街头甚至出现了更加逼真、令人啧啧称奇的裸眼3D 。
裸眼3D
可见 , 3维的世界已经让大家十分着迷了 , 而当德国数学家证明4维空间真实存在之后 , 一直生活在3维当中的人们便十分好奇 , 4维空间到底是什么样的 , 当人进入其中又会变成啥?
黎曼几何与相对论首先我们来聊聊是谁发现了四维空间的存在 。
在1854年时 , 一名叫做黎曼的德国数学家发表了《论作为几何学基础的假设》的文章 , 正式创立了黎曼几何 。 黎曼几何高度概括了当时非欧几何的成果 , 使得非欧几何渐渐被人们接受 。
黎曼
作为数学王子高斯的得意门生 , 黎曼不仅继承了自己老师在曲面内在微分几何当中的研究 , 还将曲面的概念扩展到了流形上 , 对此前的理论实现了超越 。
在成功引入流形之后 , 黎曼的“格局”一下就打开了 , 直接跳出了三维空间的桎梏 , 为高维几何的研究和发展铺平了道路 。
根据曲面上弧长的计算公式 , 就可以建立起内蕴几何 。
而黎曼在上文提到的文章中做出了全新的假设 , 即把二维曲面扩展为“n维流形” , 并且将该公式当中的系数扩展成了“黎曼度规” , 以此来进行计算和丈量 。 并且也通过这种创新的论证 , 证实了空间不止是人们看见的三维 。
n维流形
总之 , 黎曼几何不仅丰富了“曲率”的概念 , 还因为黎曼度规的应付 , 使得黎曼几何完全不同于欧式几何 , 成为了更“局部”的几何 。
在这种情况下 , 大家研究空间中任何一块地方 , 都能从而推导定义出整个空间的概念 。
其次 , 黎曼几何不仅局限于数学 , 他还进行了相关的物理实验 , 将二者联系在了一起 。
并且给出了影响爱因斯坦的预言 , 即“或者现实的空间是离散的流形或者在作用于流形的束缚力下 必须在流形之外寻找决定度量关系的基础” 。
黎曼几何的局部
爱因斯坦建立广义相对论的时候 , 就受到了黎曼几何的启发 , 并且引入了它 , 解释了四维空间当中的几何结构和物质分布运动是存在“密切联系”的 。
可见 , 黎曼对于相对论的贡献非常大 , 同时对人们更深入探究四维空间也提供了理论基础 。
爱因斯坦受到的启发
不过 , 以咱们三维的视角 , 其实很难理解四维空间的样子 。 只能展开想象 , 再以一些现实的理论为依据做出猜测 。
当人进入四维空间我们对高维空间的想象 , 其实大部分源于对现有维度以及低维度的认识 。 像一维就是一条线 , 二维就是只有长和宽连接的平面世界 。 三维世界则有了立体的概念 , 也正是这种情况让我们看万物更加鲜活 。
各个维度
至于四维空间的状况 , 许多科学家认为第四个维度应该就是人们觉得无法挽留和把握的“时间” 。 在四维空间当中 , 时间的流动也变成了“具体”的 。
实在无法想象出这种情况的人 , 可以以《星际穿越》当中男主在进入多维空间后 , 看到的“明确时间轴”为样本 。
《星际穿越》剧照
因此 , 四维空间当中可能有以时间为基本坐标的存在 。
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