为什么人类想象不出四维的空间?

聚朋友之纵横中外

这是因为低维生物,眼里看不到高维生物,高维生物也无法理解低纬生物,要想理解,就需要先知道维空间理论,什么是维?

维空间是90年代的超弦理论的一种,宇宙是十一维构成的,而我们所处于三维。根据理论,零维就是一个点,没有长宽高。一维是一条线,没有宽,没有面积,体积。

二维就像电视上的画面一样,就是一个平面,只存在上下,左右不存在前后,只有面积没有体积。


三维则又多了体积,有了前后,而我们所处的就是三维。

四维则又多了空间。


上面的图片是根据理论,推测出来的四维,你可以试一下看看能不能找到最高点,这对于我们来说似乎是不能理解的,因为无论哪个角都是最高角,哪个也都是最低角。对于四维生物,我们更是想象不出来。




有人可能会问,为什么我们能想象出二维,却想不出四维空间是什么样?原因其实很简单,因为我们的眼睛就像是摄像机一样,而我们眼睛看到的画面是二维,只不过我们的大脑,把眼睛看到的二维画面以三维影响呈现在脑子里。因为我们眼睛看到的就是二维画面,所以我们能够想象出二维。如果有兴趣,你可以尝试一下,把你眼前的事物想象成画面,这样你看到的就像是二维一样,不过这仅仅是我的推测。

而我们想象不出四维的原因,和我们想象不出一维的原因一样,因为我们无法以直接或间接的方式,看到或接触到。


奇异秘闻

对于我们人类来说,立体的直角坐标系已经可以基本的代表三维空间,那么不难发现只要是能被你想象出来的某一个位置,一个点,我们都可以把它用三维的坐标系来加以表示。
现在你再想想,如果要在xyz三条轴上,加入一条来自第四维的轴,不管它叫做什么,该要往哪儿加?如何让它跟刚才提到的xyz三轴同时垂直?

是的,这个在我们的想象力范围内可以说是很难做到,由于无法感受,对于我们人类来说,只有通过“对2维空间和状态的感知”来感知“4维空间对3维空间和状态的感知”。
那么可以这么说,可以说在2维空间里的一切细节,对3维都是完全开放的,完完全全的开放,在某一个影像,或者说某一个画面被人类看见的时候,其实已经是一个单纯的平面了。而之所以我们还能感受到它的立体,仅仅是由于双眼摄入后大脑进行处理,最终展现的结果。这样的结果可能呈现真实,也可能骗过我们的双眼。那么可以清楚的看出,2维以内看2维,只能看到点和线。就这样的点和线的感知,都要经过我们的经验和假设,倒推和理解。
同理可知,若要从4维里强行看3维,可以看到3维空间里的所有细节。
可能也有过4维物体跟3维空间有过交错,但我们却无法感受。
人类对事物的认知价值观,虽然总体在交错,但毕竟基础还是唯物的,我们长久以来,甚至长久到人类历史以来,接受到的思想教育也是完全唯物的,所以在我们直观感受不到4维空间,无法用2维空间去理解4维空间的当下,也理所当然的无法想象到4维的空间。

超级王登科

为什么人类想象不出四维空间?

有两个原因

一.因为生存不需要

我们来考虑一下人类目前进化的过程,人类学名homo sapiens(智人),起源于非洲的大草原,我们的祖先在于其他的生物的相互竞争中存活下来,才有今天的我们

我们今天有可以想象策略的能力

我们今天也有使用工具的能力

我们今天有相互交流的能力

我们今天有抽象思维的能力

这些都是和生存的根本进行挂钩的

我们在自然选择中也许出现过别的心灵的能力了,但是如果不能对生命的生存有利的话,那么只会被迅速淘汰。

打个比方我们不具备想象量子世界的能力,我们只能用一个希尔伯特空间中的矢量来代表它,但是你既无法想象这个复矢量空间,也无法想象这个矢量。因为就算进化出这样能力的心灵也对生存毫无用处。

那么四维度也是同理,就算进化出来也对生存毫无意义。

我们今天有想象三维空间的能力,那是因为在祖先的生存中三维度的地理事很重要的一环,无论是地形的判断,还是种群的迁徙都是必不可少的能力

因为我们有三维度的想象力,我们自然会具备比他更低维度的事物的想象力,如上图便是一个二维度建筑,你可以很轻易的想象他

2.世界的维度只有三维度

这个世界只有三维度,在十九世纪的时候人们已经认知到世界上会有更高的维度,但是那个时候人们认为是灵性的维度,是灵魂的归处

而在爱因斯坦和他的老师闵可夫斯基之后,四维度的物理学才正式诞生,但是这里的四维度是时间,而且时间在数学表达上和空间维度不同,他们相差一个负号


但是真正有意义的空间高维度却来自于弦论,弦论及其后续的M理论允许空间十维度,时间一维度的世界

我们人类无法想象这样的空间高维度,因为我们生活在只有三维度展开的世界上,更高维度蜷缩在极小的尺度,为何我们看不到这样的高维度?

想象一根细线,你从远方看的时候,觉得是一维度对吧,但是对于一只排在上面的蚂蚁来说,那便是三维度的,我们身体过于庞大和更高维度十分的狭小造成我们无法观测到更高维度。



科技书摘

四维、三维、二维、一维这些名词最多的还是在网上看到的,下面这些回答大部分也和网上的差不多。我不知道这些解释最早出自于哪里,维度又和时间相关联,貌似又变得很复杂,我曾经对于那些解释也比较相信,但感觉又经不起进一步推敲,借着这个机会正好说说自己的看法。



时间属于维度吗?

这个可以肯定的说,时间不属于纬度,四维空间并不是三维+时间轴组成,也不要把四维空间和数学中四维模型相混淆,时间是什么?时间只是人们虚拟出来的一种计量方式,用来表述物体的运动,也就是说,如果整个宇宙包括原子都是静止的,那么时间就是静止的,时间是由物质运动所产生,因此时间旅行是不可能实现, 这里要补充一点回到过去,是不可能的,但是有可能会到达未来,因为时间是由运动产生,物体的相对速度不同,如果相对速度差别很大,那么他们所经历的时间就会相对不同,运动慢的物体时间就会过得比较快,运动快的时间就会过得比较慢,因此运动快的相对于运动慢的就好像是穿越到了未来,这其实就是爱因斯坦相对论。既然时间是不可以回到过去,一直向前,所以就不可能是四维空间的一个维度。反过来说如果是四维空间的一个维度,那么肯定是可以回到过去的,就像你可以向前走也可以向后走,所以长度是一个维度。



空间只有三维,没有其它维度

一个点、一条直线、一个平面都是三维的,根本不存在零维、一维、二维,因为构成物质的粒子是三维的,你在一张纸上画一个点、一条线,包括这张纸都是由基本的粒子构成,当然是三维的了,人只能看到平面的东西,但是可以在大脑中将平面东西转变为三维,按照这个规律,如果人类要发现四维空间,就必须直接观察到三维,而且还要取决于人类的大脑能否将三维转化为四维。就像色盲无法看清颜色一样,这是由于身体机能的限制,同样受制于身体机能的限制,人类只能观测到所谓的二维图像,无法观测到三维立体,所以人类是永远都无法想象出四维空间的,就像画鬼容易画人难,去虚构一个大家都没见过的东西显而易见是容易的,这也是网上有很多四维空间想象图的原因。


还能不能让我起名了

讲四维空间不能用文字写,看半天还是很难理解的,我们其实很早之前就能够看到了。

直接上一个早之前非常棒的视频《维度:数学漫步》中关于四维空间的部分,有兴趣的可以点开去领略多维空间的神奇。

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赏金掠食者

曾经在网易云公开课上看到过麻省理工学院的一位量子力学教授对这个问题做过解释:我们生存的空间在几何上是三围的(长、宽、高三个维度),我们能想象一维和二维是因为这两个维度是嵌在三围空间里面的,而三围空间其实又是嵌在四维空间里面的,所以是我们的三维空间阻止了我们能想象四维空间,


月华流瓦

首先我们应该明确什么是四维空间,一維空间是长度,二维空间是长度和宽度,也就是平面,三維空间是长度和宽度和高度,也就是一个立体空间,那么四维空间应该是长度和宽度和高度和时间,这是被科学界认可的。这个世界奇怪的是,时间对于人类只能消费而不能拥有。就是说人只能一秒一秒地度过,度过了就再也找不回来了,人也没有办法回到过去,更没有办法穿越未来,所以人是三維空间的产物。

那么四维空间应该是什么样子的呢?如前所述,一維空间是一条直线,二维空间是两条直线相互垂直,三維空间就是三条直线相互垂直,那么四维空间一定是四条直线相互。这个空间人是没有办法完成的,所以人类想象不出四维空间。

虽然如此,我们可以在一个平面画出立体的图像,比如绘画,电视节目等都是利用平面展现立体的图像,就是说一个空间可以展现比这个空间多一維次的图像,那么在三維空间一定能做出四维的图像,可是这个图像人类是看不懂的,只有五维空间的意识是可以看懂的。如此说来四维空间就不是一个简单的图像了,而是一个三維空间的任何图形沿着时间轴的连续。数学是万能的,人类不能想象四维空间,但可以通过数学方程式来表达,比如:x²+y²=r²是园的方程式,x²+y²+z²=r²是球体的方程式,x²+y²+z²+t²=r²就是球体在四维空间的方程式。

因此,如何正确理解和认识四维空间和时间才是真正需要考虑的问题:

一、由于三維空间可以绘出四维空间的图像,那么我们的城市规划和建设就不能有太多的随意性,必须遵守老祖宗留下来的神秘的堪舆学,这是一代一代的实践和经验的总结。

二、必须珍惜时间有效利用时间,因为大自然一天只给我们24小时,今人常常以加班加点甚至是熬夜的方式利用时间。其实错了!每天加班两个小时一天并不是26小时,所以,只有工作的时间工作,休息的时间休息才是最有效地利用时间。

三、人生在时间上的恒等式是:过去+现在=未来,过去已经不能改变了,如果想要改变未来只有改变现在。


量子收藏

首先一维、二维空间是人类自己的定义,它并不存在,长宽高加时间在原子物理里定义为四维,即我们现实世界,五维空间在高数中有,可根据拓扑做出曲面,即我们认为画错了的画,如一个环,在内圈走,永远达不到外圈。在五维的拓扑结构中就能达到。五维空间有两个法线。通俗的讲,你在中国散步可以瞬时走到法国巴黎。六维空间就有3到6个法线。不同角度观察,它是个变形的物体。照此下去有n维空间。唯有时间搞不清楚怎么变。可能这个t在高维空间里也是个变量。


手机用户62464248239

时间实际上也分为很小很小的部分,四维的空间并不难想象。三维就是一个立体,四维就像是一个羊肉串一样,把每一个三维立体串起来就是四维了。时间是流动的却是可以分割的,佛教说一弹指间有六十刹那,一刹那就是多少毫秒,这是高级科学啊不可不信乎。现在的科学都完全可以精确的佐证。题外话的话,在每个时间极小节点上发生的都是独立的单独的三维的静止情形,所以说我就真的是我吗,你真的是你自己吗,前一秒和后一秒的你完全是真实的你自己吗,错了,我不是我你也不是你,只是人的后天培养的意识主观地把世界万物分得太清楚了,总以为我就是我自己,佛家说分别心。古代没有维度的概念,人们如果能想象到四维的画面实际上对我们正确地认识人生亦有莫大的帮助!!


一生中63340

因为宇宙波波动频率是3.0*10(30)Hz,所以任何东西都超不过光速,就是这个道理,这个理论是既爱因斯坦相对论后最伟大的理论,我就是这个理论的发现者,不要把我送到诺贝尔奖,真的不稀罕,你所说的四维空间,概念就是错的,纬度只是具体物质场一种概念,不存在纬度,只存在平行宇宙,也不完全平行,称做对称好一点。


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