四维空间和三维空间有什么区别?

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四维空间是无限的三维空间!

在说明这个问题之间我先把空间和时空的概念给区分一下,否则就会产生混淆。

空间



我先从0维空间说起,大家一起来想像一下(人的大脑是可以超维度的,所以可以想像出高维空间)

0维—— 一个点,没有上、没有下、没有左、没有右也没有前也没有后,就是一个点。 1维—— 无数个点(0维空间)组成的一条线,有了前和后的概念;但是,任然没有左右和上下。

2维—— 无数条相同的线(1维空间)组成的一个面;有前后也有左右的概念,但是,上和下任然不存在。

3维—— 我们生存的空间;由无数个面(2维空间)一层一层的叠起来组成的“立方体”空间,有上下、有前后也有左右的概念。

4维—— 超越我们生存的空间;由无数个立方体(3维空间)组成的“超立方”空间。在这个空间里,上下、左右、前后是无限的。

时空

理论物理学家认为宇宙是11维的,这是目前公认的理论;但是这11维是什么呢——是11维时空=10维空间+时间!所以,时间是一个常量,就跟光速一样。任何一个维度的空间里都有时间。

例如:一个一维的物体在一维空间里移动,也适用“距离÷速度=时间”的公式,同理:二维、三维、四维、五维……到N维也都适用!所以,这就证明了时间无论在几维空间里都是一个常量(0维不是空间,所以也没有时间的概念)。

所以,三维+时间=四维时空,而≠四维空间!切记这一点!

四维空间和三维空间的区别

既然四维空间是无限的三维空间,那么这个无限是什么意思呢?

我们是三维生物,所以要从我们能看到的自然现像根本就无法解释!于是我们只能靠想象——如果在三维空间中一个物体(比如你这个人)从空间中的一个点(出发点)出发,延直线向前运动,那么会发生什么事呢?只要一直是延直线运动你就永远不可能回到出发点,只会离出发点越来越远;这就三维空间的典型特征!(宇宙大爆炸的理论)但是这y也说明了三维空间是有限的,虽然三维空间可以无限膨胀,但是它任然是有边界的——物体向外运动,物体的前端就是三维空间的边界。

但是,如果这个运动发生在四维空间里呢——虽然你是延直线运动,但是你有可能回到出发点!!!(宇宙塌缩理论——也叫宇宙重启)这就是“无限三维空间”的概念!PS:这是我能找到的最通俗的说法了,因为一定要从物理上来解释四维空间,需要用量子力学里的“弦”理论,但是量子力学我实在没学懂!

所以,真正的四维空间应该长这样:

还有一个区别

既然四维空间是由无限多个三维空间组成的;那么四维空间的物体对三维空间来说也是无限的。

在举个例子:黄金很软,我们可以把黄金压延得很薄很薄做金箔,这就可以看成是把三维物体降维成二维物体的过程,但是,虽然金箔已经很薄了它任然是有厚度的,二维空间是没有厚度的,要想降维我们就只有拼命的压,金箔越薄它的面积就越大,我们就这样一直压、一直压……总有一天这块金箔的面积会大到充满整个宇宙!但是这块金箔是二维的吗?不是,它任然是三维的,哪怕它的厚度比原子、比交子、比夸克还要小,它任然是有厚度的!

同理,四维空间的物体到三维空间也是一样,我们可以想像,但已目前的物理理论四维空间的物体是无法降维到三维空间的!但是,理论上如果四维空间的物体出现在三维空间,我们就可以体会到《三体》中的降维打击了。


TDtank126

这个问题挺有意思,也很烧脑,作为一名崇尚科学的人和科普爱好者,我尝试回答一下,不对之处的请专家人士指正。本回答解答了三维和四维空间的不同,同时还顺便解答了一下五维空间。

我们都知道,一维空间是根线,二维空间是平面,三维空间是具备“长宽高”三个维度参数的空间,而四维空间是在三维空间基础上增加了一个时间轴。根据研究弦论的科学家计算的结果显示,至少在理论中存在着最高为十个维度的空间。我们之所以看不到高维度的空间,是因为它们全都卷曲了起来,变成了低维度空间。

实际上,空间维度增加的规律简明易懂,就是在上一个空间维度的基础上新增一个时间轴,同时把上一维度的时间轴变成空间轴,一个新维度就生成了。每个维度都有属于自己的唯一时间轴,且与其他维度的时间轴不同。简单而言就是:

一维空间增加一个时间轴,变成二维;二维空间增加一个时间轴变成三维;三维空间增加一个时间轴变成四维,四维空间再增加一个时间轴变成五维,等等

其中,四维世界是三维世界在一条时间线上所有历史的总和。如果在四维空间有智能生命存在,那么他可以看到一个人的过去、现在和已经决定的未来。但他只能有上帝的视角,而不具备上帝的能力,他只能看到一个单线的历史进程,却无法改变人的过去、现在和未来等具体事件。

(四维虫子)

而四维智慧生命不需要经过几十年甚至上百年漫长岁月才能完整观察完一个人的一生。他可以同时看到一个人从生到死的全过程,而且这个全过程形成了一个特定形状的连续体,就像是一条虫子,两头小,中间大。两头分别是童年和老年,体积较小,中间是壮年,体积较大,整体酷似一只大虫子,称之为“四维虫子”。

(《星际穿越》中的五维空间)

而在五维空间的智慧生命不但具备上帝视角,还具备上帝般神奇的能力

,在他所处的时间内,他可以随意移动到一个人的过去、现在和未来之中,就像我们在三维世界沿着空间中的某个方向移动一样。五维智慧生命进入人的历史,就好像走一条路或爬一座山,这就相当于进行时空旅行,而且其所作所为还会对三维世界产生影响。五维空间的智慧生命可以选择他所观察的对象的任何一个年龄阶段,向其传送信息,并影响他的选择。

比如在电影《星际穿越》中,库珀进入五维世界后,通过改变手表秒针的颤动方式,给他在三维世界中的女儿传送信息,并改变了她的选择,也改变了人类未来的命运。


作家王麟

三维以上的空间,我们一般统称高维空间。高维空间是一种物理学理论。在上个世纪90年代提出的M理论中,宇宙是十一维的,由震动的平面构成的。

顺便说一句,在小说《三体》中,有所谓的“降维打击”,还有描述很多高维空间,其实很多是卷曲着的。其实就是源于上述理论的演化。所谓卷曲,是说高维度的物体通常没有展开。而高维空间的物体,在低维度展开,通常会叫做降维。

在《三体》中,地球最终遭受的打击,就降维打击——整个太阳系被强行降维成一个庞大无边的平面。

言归正传,根据我们日常对一维(线)、二维(面)、三维(体)空间的印象,一个空间有几维,就是在这个空间中能够做几条互相垂直的直线。需要特别注意的是,这些直线中每一条,都要和其他所有平面垂直。于是,我们认出的空间,最多是三维的。

四维空间从理论上来讲,就是在左右、上下和前后之外,还存在一个与它们都垂直的直线方向所代表空间。人脑在一般情况下,却难以想象出来(不排除有些数学家经过特殊训练有可能想象出来)。

需要注意的是,我们有时候认为时间也是一个维度,但所谓“四维时空”和“四维空间”并非一个概念。前者其实我们身处的“三维时空”在加上一个“时间维度”罢了。

所以如果你要理解四维空间,乃至更高维度的空间,可以先现象一下二维空间的生物,在我们这里会是一种怎样的存在。比如,一只画在纸上的老虎,我们三维空间里,它只是一个平面。如果在四维空间有外星人在看我们,我们应该是应该是一种比较类似平面存在。

进一步来说,如果在三维空间完全展开的四维空间物体应该是什么样呢?

这就像把三维空间的一小滴水,完全展开在二维平面上一样:会变成无穷大的一个圆,但没有厚度。推而广之,所谓的能够降低维度出现的事物,在从高维度变成低维度之后,都会成为一种非常庞大的存在。

换句话说,四维空间比三维空间多一个维度方向的空间存在。如果强行把四维的物体完全降成三维,它将比原来看到的,大很多倍。


镁客网

对这个问题的回答,首先要确定题主想问的是“四维空间”还是“四维时空”。这两个概念有很大的区别,下面来分别解释一下。

一,什么是四维空间?

超过三维的空间,即高维空间,作为几何对象是很难理解的,作为代数对象却很容易理解。

根据我们日常对一维(线)、二维(面)、三维(体)空间的印象,一个空间有几维,就是在这个空间中能够做几条互相垂直的直线,或者说有几个互相垂直的方向。你面前一条左右伸展的直线上,只有左右方向。你面前一张铺开的白纸上,有左右方向加上下方向。你面前的整个空间中,有左右方向、上下方向和前后方向。

以此类推,四维空间就是在左右、上下和前后之外,还有一个与它们垂直的方向的空间

。这个定义一目了然,人脑却难以想象出来(不排除有些数学家经过特殊训练有可能想象出来),因为我们日常见到的空间是三维空间,不存在这第四个方向。四维都想象不出来,更高维度就更不用说了。所以说,高维空间作为几何对象是很难理解的。

从代数的观点看,n维的空间就是所有的满足以下性质的矢量的集合:(1)有n个互相垂直的基础矢量属于此集合,垂直的定义是纯粹代数的,即两个矢量的“内积”等于0;(2)此集合中任何一个矢量都等于这n个基础矢量乘以某些常数后相加(即这些基础矢量的线性叠加),例如2乘以第一个基础矢量,加上3乘以第二个基础矢量,加上0.5乘以第三个基础矢量,加上0乘以后面的基础矢量。你如果能看懂,太好了。如果看不懂,没办法,只能说这是大学里线性代数的内容,等你学到线性代数就明白了。这个定义的妙处是完全不需要空间想象,无论多少维在数学表述上都是一样的。所以说,高维空间作为代数对象很容易理解。

二,什么是四维时空?

四维时空的第四维,不是左右、上下、前后之外的第四个空间方向,而是时间。更专业一点的说法,是“虚时间”,即虚数单位i(-1的平方根)乘以时间。

为什么会出现这么一个概念?这是因为在相对论中,用(x, y, z, t)这四个数标记一个在t时刻发生在(x, y, z)这一点的事件,这个事件的这个时空坐标当然跟坐标系有关,但两个事件之间的下列关系却跟坐标系无关:d^2 = (x1 - x2)^2 + (y1- y2)^2 + (z1- z2)^2 - (ct)^2。注意最后一个平方之前是减号,c是光速(大约30万公里每秒)。

想一下,在三维空间中我们是怎么定义距离的?两个点(x1, y1, z1)和(x2, y2, z2)之间的距离,即d = sqrt[(x1 - x2)^2 + (y1- y2)^2 + (z1- z2)^2]。如果你改变原点或者改变坐标轴的方向,就可以改变这两个点的坐标,但是它们之间的距离不会变。因此,把某个坐标轴叫做x轴,把另一个坐标轴叫做y轴等等,完全是随意的,做一下坐标旋转就可以把它们混合在一起。真正重要的是它们的整体,而不是其中单独一个。

根据同样的思想,我们立刻就可以理解,相对论中的那个不变量说明空间跟时间没有绝对的区别,它们之间的关系就像三维坐标系中x轴、y轴、z轴的关系一样,纯粹是人为选定的,换一个坐标系就可能混合在一起。因此,在相对论中真正重要的,既不是时间,也不是空间,而是两者组合成的“时空”。

唯一看起来有点麻烦的是,(ct)^2前面是个减号。没关系,我们用一下虚数单位i就行。现在,每一个事件都可以用(x, y, z, ict)这一组坐标来表示,两个事件之间的“距离”d = sqrt[(x1 - x2)^2 + (y1- y2)^2 + (z1- z2)^2 + (ict1 - ict2)^2]跟坐标系的选择无关。

相对论时空

最后强调一下,四维空间和四维时空的区别是什么?

四维空间是一个数学概念,并不描述现实的物理世界。而四维时空,却正是对现实物理世界的描述,物理学家都在用它!


袁岚峰

其实正常意义的四维空间是在三维的基础上加上了时间,也就是说活在四维空间的人有穿越时间的能力,我们把这些人定义为神。

但其实我们非常简单地就能模仿神,那就是视频播放过程。正常的视频即三维世界里,时间是固定速度向前推进的,时空里的人也是固定其中,时也命也。

而当我们成为视频观看者,就可以快进,快退,找到任意时间点切入,跳到自己想要的时间点。而这个时间可以跳跃的空间就是四维空间了。

在此基础上还有五维空间,时间不再是一个点,而是一条线,同时可以选择两个时间点,确定了事物在两点间的轨迹,和起始状态终止状态。把世界比喻成游戏,四维玩家可以在三维世界跳跃时间点,看作是随时调取存档。而五维玩家的存档则是一段时间的存档,或者看作是存档的存档。

五维看作时间平面的话,六维就是时间体,无数个玩家的存档可以互相跳跃。

七维玩家的时间就更神奇了,可以看作是一个白洞,里面包含了一个时间点空间点的全部可能性,时间向任意方向发展,空间也向任意方向发展,这一个点就是当下的全部可能。可以看作是一下子把未来各种选择的结果都能看透和体验的算命大师。

八维世界就是两个全能的点变成了线,我们知道早晚要从A七维点到B七维点。这其中有无数条路能实现A到B,也就构成了一个大大的因果线。

九维世界里,八维世界以下都是可以改变的。如果把八维说是因果线,那么而九维就是因果体。在这个体里有着所有的可能。A想成为B可以,想成为C也行,各有因果可以导向。

再向上就是尽头,十维度世界里,空间时间可能性都是无意义的,最后归于一个无大小,无始终,无因果的混沌点。这也就是世界的起源。

十维时空和0维时空是一个道理,都是虚无,这就是天道循环!十就是结束,也是开始。


大同庄园

我们所看到感觉到的空间是平直三维度空间,但实际上整个宇宙都是弯曲的,光的传播途径也是随着宇宙而弯曲的。看似真,实侧弯。看似在眼前,实侧在身后。看似1000光年外的星球,实侧就在太阳系内。


Enjoy37174856079

我不够资深,简单的回答一下:

一维是点,二维是一维的叠加,是一条线…以此推得三维是一个静态的物体,学过数学的就知道有三个轴的,有长高宽的不会变动形态的一个静物,四维是一个三维的叠加,电影的原理大家应该都知道,是一个一个的静态的图片,然后以一个快速的速度展示出来,然后就形成了一个电影,四维同理,在一个静态的空间里不停地叠加连接着的三维的那一个瞬间就是我们的第四维:时间。


人言可畏也

通常人们对空间维度的认识有几种方式:

第一种,通过维度的组成元素,比如一维是线,二维是面,三维是体,四维就是三维体的叠加,如此推理叠加直到N维。



第二种,通过元素的截面,比如一维的截面是个点,二维的截面是条线,三维的截面是个面,四维的截面是个体。N维也按这种思路依次叠加。



第三种,通过在其上的某一个极小动物的运动方向,一个蚂蚁放在其上如果运动方向只有前后就是一维,如果既有前后又有左右就是二维,如果既有前后左右还有上下的就是三维,以此类推如果还有其他表示它的方位的还会有四维五维等等。

但是我则认为空间没有维度,维度只是数学和研究的抽象而并不是真实存在。假设两点A与B,从A到B其实既可以通过两点之间的连线到达,也可以在一个平面内经过一次改变方向后到达还可以通过在一个立体内经过两次改变方向后到达。维度跟研究问题的方法有关而不是空间的固有属性。


原野的风

所有的维度都是运动产生的,时间不过是人对运动的过程的一个度量定义,时间和空间是一体的。不同的对象的运动产生不同的维度,奇点的运动产生一维,一维的运动产生二维,依次内推!人类能看到的运动都是四维的,因为人处在四维空间中,而人能想到的运动则可以是多维的,所以很多哲学都把人的思想看作是道的体现,同时也是人类能够进步的潜力所在!


晴天的雨5486

对于三维空间和四维空间是怎么回事,相信很多很的人,都听过维度空间一词,但就是搞不清楚是怎么回事,从物理,科学,神学,宇宙上讲,我们生活的家园地球,就是从0维度到4维度的一个空间星球,都说人类是地球上,最智能的动物,就是0维度到3维度的统治者,对于地球的4维度空间,假设4维度空间,是人类最后的归属空间,它不属于人类统治,也不属于人类生活的世界,就是人类思想和精神去处的空间,那是科学摸不透抓不住的一空间,就只能用神学认识同解说。


从宇宙太空上看地球,地球就是宇宙太空中的一个圆点,只能到地球大地中的环境,才能显现出1.2.3.4维度空间的存在,0维度是一个圆点,1维度是一条直线,2维度是一个平面,而我们人类生活的是,一个3维度的空间,1维度是由无数点组成的一条直维,2维度是由无数直线组成一个平面,3维度就是在平面曾加一个高度,组成我们肉眼所见的一个大千世界。0维度和1维度没什么好说的,2维度就是一个平面空间,就如高空拍照的一个平面图,3维空间就是我们生活的世界,而万物有固体,大地有高有低有凹有凸之分,万物有形有状有样有貌,就是人类真实相存在的生活世界。


对于三维空间和四维空间有什么区别,这个说不好也不好说,或许有人极短暂去过,四维空间而能回来,但说了所见所遇也没人信,现在科学都说维度空间,那我们就属存在于三维度空间,如果说真有鬼神的话,就存在于四维度以上的空间,三维和四维空间有一个并存的区间,我们看不见四维空间的存在,而四维空间的生物,如到三维度空间来,能看穿看透我们世界的存在,也就是说四维度的生物,有能量能看穿看透,三维空间所有物体的内在,就是一对物体的透视能量,我们和四维空间,有一个并存的区间,那个空间叫阴阳区间,四维度是属阴的空间,就是见不了阳光才叫阴的空间。


四维空间的生物,能看穿看透我们的世界,也能来到我们的世界,而四维空间的世界,就是我们所讲阴阳的阴,是个我们肉眼看不见看不透,感觉是虚无但又存在的一个世界。而我们三维空间是阴阳的阳,我们拥有身驱肉体才称之为阳,所以无法穿越四维空间,但四维空间的生物能看透三维空间,但也不就是能随便进入三维的间空,进入三维空间就要先进入,一个肉体的身驱,要不就在选择较阴的黑夜,才能进入我们的世界,但没有肉体是不能久呆的,它们到我们的世界,能看穿看透万物,也能看穿看透,我们世界时间的过程,即是过去现在和未来,只能看透但没法解变,离开三维度空间任何肉体身驱,就如一阵风没任何阻挡来去自如。


不过话说回来有四维空间,也就有五维度六维度空间,或是再上层次的维度空间,那是一个什么样的奇妙世界,真不得为知,或许如极乐般虚幻的神话仙景,但如果他们到我们三维度空间,是有能力在我们的世界,随欲随意解变着我们世界的章程。简单说如果科学讲维度空间,那我们生存的空间是三维空间,是我们肉眼看见的一个世界,同我们并存的世界,因为我们肉眼看不见它的存在,但不能证明它的不存在,就如一只手在空气中挥一挥,就是看不见抓不住,但有种存在的感觉,它就是一个未知的维度空间。


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