怎麼證明四維空間是存在的?(時間不算一個維度)?

九黎劫


我們人類是三維空間的生物,無法在直覺上理解

四維空間(four-dimensional space)存在的樣子。數學中,四維空間是標準歐幾里得空間(Euclidean space),理論上可以拓展到N維度。根據題意,除特別說明外,下文討論的四維空間是指歐幾里得空間,以區別於閩可夫斯基空間(Minkowski space)。

科學家通過一維、二維、三維空間的演變,提出了關於四維空間的猜想。零維是一個點,任何方向上都沒有長度。一維是由無數的點組成的一條線,只有長度沒有寬度和高度。二維是由無數線條組成面,有長短和寬度,但無高度。三維是無數的面組成的體,有長、寬和高度。那麼四維呢?四維是想象以四個相互垂直的維度所構成的空間(真讓人頭疼)。

一、四維空間有何特點?

從低維度現實世界的體驗中,我們可以想像,假設一個生活在二維世界的人,他的經驗中世界只有前後和左右兩個維度。如果一個三維的球體正好穿過這個二維世界。二維人會在他的世界裡看到一個圓。他可以圍著圓走一圈,測量這個圓的周長,但他不能直觀感知球體的體積。在球體穿過二維平面的整個過程中,二維人會看到一個圓出現、變大、再變小,最後消失。通過類比,我們可以想像一個四維的球體穿過三維空間的一幕:我們同樣會看見一個三維的球體出現、變大、再變小直到消失。

顯然,低維度空間是高維度空間的一個投影,或者是一個截面。而我們人類很可能就是四維空間在三維空間的全息投影。

在談到四維空間概念時,中科院國家天文臺研究員李然博士認為,當我們說“看到”時,實際上並不嚴謹。我們所在的世界膜(理論物理學家將我們的三維空間加一維時間稱為世界膜,它鑲嵌在一個更高維度的超體bulk中)中的核力、弱力和電磁力都不能夠離開三維空間進入高維。在三維空間,我們用一束光(電磁波)照射物體時,可以通過反射的電磁波看到這個物體。但在四維空間的物體既不能反射電磁波,也不能發射電磁波,我們根本無法看見它。唯一被認為能夠和四維(或更高維)度空間的物體相互作用的就是引力。

當一個四維物體穿過我們的三維世界時,我們只能通過它的引力效應感知它。電影《星際穿越》(Interstellar)中NASA團隊成員都注意到了各種引力異常情況,這就是高維度文明在幫助地球人過程中引起的引力效應。

比如,我們的三維世界裡,引力與距離的平方成反比例。距離太陽是地球兩倍遠的行星,感受到的太陽引力只有地球的1/4。然而如果我們的空間有第四個平直的維度,那麼引力場強度就會隨距離的三次方下降,木星、土星都不能被太陽的引力束縛而逸出太陽系。但科學家仍然相信四維(或更高維)度空間確實存在,只不過它們在微觀尺度上捲曲,這種捲曲可以避免引力場發散的問題。

二、四維空間在哪裡?

物理學家霍金(Stephen W. Hawking)曾在劍橋大學作關於“萬物論”(Theory of everything)的演講時設問,如果我們這個三維世界以外的所有額外的維度確實存在,那我們為什麼毫無察覺呢?為什麼我們所看到的只是三維空間?

對此的解釋是,四維(或更高維)度均彎曲在範圍極小的空間內,其尺度大約只有100萬億億億分之一英寸。這樣的尺度實在太小,以至於無法被我們所察覺。我們所看到的只是三維空間,按照宇宙學原理,宇宙的三維空間在大尺度上是各向同性和幾乎平直的。這好比橙子的表皮:如果近距離觀察,整個表皮是有彎曲的,而且佈滿皺紋;然而從遠處看,就看不到那些隆起的結構,顯得很平滑。

對於空間而言情況也是一樣,在微小的尺度上它是四維(或更高維)度的,而且高度彎曲。但在較大尺度上,我們看不到彎曲,或者說看不到額外的維度。

四維和更高維度空間可以通過數學理論構建。量子力學中,空間是多維度的,N維就是兩個以上N-1維物體垂直所形成的空間。因此我們可以說,四維空間只能存在於當今最前沿的弦理論的數學方程之中。而弦理論又預測了更多種維度模式的存在,據說至少存在第11維。

三、一個四維空間的超體——克萊因瓶

說到四維空間,不得不提及德國數學家克萊因(Felix Klein),他曾在理論上構思出了一個特殊的四維空間的物體,被稱為克萊因瓶(Klein bottle)。這是拓撲學研究的典型空間之一,它展現為一個在四維空間中才能正真表現出來的曲面。這個像球面那樣的封閉空間沒有“邊”,且只有一個“面”。它的截面是一個莫比烏斯帶(Mobius band)。如果在四維空間裡,把兩條莫比烏斯帶沿著它們唯一的邊粘合起來,就可以得到一個克萊因瓶。

根據拓撲學理論,莫比烏斯帶可以嵌入我們的三維空間,而克萊因瓶只能嵌入四維(或更高維)空間。從維基上了解到,數學家們宣稱已經解出了克萊因瓶曲面的數學表達式。

理論物理學家認為,克萊因瓶在我們的三維空間中無法制作出來,它是一個沒有“邊界”、沒有“內部”、沒有“外部”且只有一個“面”的連續曲面,被喻為永遠裝不滿水的瓶子。

由於四維空間不能進入我們所在的三維空間,所以凡是可以畫出或製作出來的克萊因瓶都是其四維空間在三維空間的投影。換言之,四維的克萊因瓶不能存在於三維中。

四、為什麼四維空間既小又捲曲呢?

上述討論又引出了另一個問題。為什麼四維(或更高維)度空間應該捲曲成一個個小球狀,而不是所有的維度都是如此呢?霍金認為,極早期宇宙中所有維度都應當是高度彎曲的,那為什麼三維空間展平了,而其它維度仍維持緊緊捲曲狀態呢?

迄今,科學並無答案,或者說一個可能的答案是人擇原理(Anthropic principle)。為了發展出像人類這樣複雜生命,二維空間顯得不夠用,而大於三維的空間則星系處於不穩定狀態而面臨分崩離析。因此,至少我們所知的生命,顯然只能存在於穩定的時空區域之中,即有三維空間加上一維時間,而且都不會因捲曲而變得太小。

弦理論確實能夠導出並容許我們區域的存在。宇宙中很可能還存在其它的區域,其維度都捲曲得很小很小,但此類區域中不會有智慧生命存在。

現在雖然還不能證明存在四維(或更高維)空間的猜想是準確的,但科學理論有很多是由猜想開始的。

(謝謝閱讀)


看松讀畫軒


一個半徑為無限接近零的點是零維空間;

零維空間的點向兩端疊加形成的線是一維空間;

一維空間的線向兩邊疊加形成的面是二維空間;

二維空間的面向兩面疊加形成的體是三維空間;

把這個三維空間看作是一個能量無限接近零的點,這個點分別向正能量的一端和負能量的一端延伸形成的能量線是四維空間;

四維空間是三維空間加能量軸,而不是加時間軸。四維空間的一端是+12級能量,另一端是-12級能量,整個四維空間以+12級能量的端點為園心旋轉,旋轉的角度是時間。離園心越近的線速度越小,離園心越遠的線速度越大,但角速度始終不變,宙心旋轉的線速度幾乎為零,因此,宙心如如不動,但它在軸向也還是在移動,四維空間的運動實際上是一種螺旋旋轉。

三維空間內的某一點可能因為小範圍空間的能量變化,表現出角速度的差異,也就是角度的變化,即為時空扭曲,但它決不會遠離正常的軌跡。

能量空間旋轉的方向只有一個正的方向,而且運動是一種螺旋旋轉而不是疊加,所以,四誰空間只有現在,沒有過去和未來。

由此可見,宇宙是一個只有四個維度,並且是不同能量的能量空間的集合體,時空只是空間與旋轉角度的一種狀態。四維空間是從-12級能量的三維空間到+12級能量的三維空間的集合,而不是相同能量空間的疊加。


聖普豪威


從數學角度來看:

點-零維,數點

線-X,一維,直線數軸,無數點組成

面-(X,y),二維平面,在一維直線上,另一條直線作垂直運動

體-(X,y,z),三維立體,在一維直線軸垂直平面的運動

未知-(X,y,z,M),四維,直線軸上看三維體運動,當然有正負兩個方向,正向看好似三維空間在膨漲,反向看好似空間在收縮,也許我們對宇宙的觀察處在時間軸線上,至於膨脹還是收縮可能處於維度不同,看到的表象!至於啥樣,我們現實中還不存在,數學上是存在的,至於五維,六維……,就得發揮大腦想象了!

…………




宏碩電控


怎麼證明四維空間是存在的,這是一個很有意思都問題,因為這即是宗教、哲學問題也是科學問題。

其實四維空間並不難證明,很多人總想用科學來證明四維空間的存在,卻總是難以證明,為何?因為他們忽略了人的實證性。所以到目前為止,這個世界上對四維與多維空間問題解釋最清楚的不是科學,而是佛教的實證。關於這一點,許多物理學家、量子學家等科學家們都不得不承認,並就此問題寫過一些專題論文。

譬如說一個人肚子疼,但是醫生與醫療器械都檢查不出原因,難道說這個人的肚子疼就是假的嗎?不能,因為疼痛感已經被人實證了!所以證明四維空間是否存在,不一定需要所謂的數學與物理學等方式來證明,而需要用人的自我實證來證明。幾乎每個人都證明過四維空間的存在,只是人們沒有意識到而已。我下面舉一個例子。

幾乎每個人都在夢中看到過不同的人或物,體驗過不用的事件,但是人在夢中是睡眠狀態,眼睛也是閉著的,為何夢中還會看到東西呢?其實夢中的眼睛就是四維甚至是多維的具體表現,是心意識的一種反映。

很多人會說做夢那是虛幻不實的,那是假相,其實人及人的一切活動都是能量的生住異滅的過程,都是變幻不定的,都是虛假的。如果把人類的百年生死過程放在高維宇宙的視野來觀察,恐怕連一瞬間都算不上。實際上人類的活動和做夢在本質上並沒有什麼不同,夢也是一種能量的變異過程。所以佛家說:“一切有為法,如夢幻泡影,如露亦如電,應作如是觀。”

夢中的眼睛,是人在睡眠中不知不覺地擺脫了眼耳鼻舌身的束縛以後,出現了類似於禪定的狀態,而使心意識進入到了不同維度中後的體驗。

另外,很多人把時間看成是維度,這是不正確的看法,在高維當中是不存在過去、現在與未來的,最根本的維度是去一切幻相的,連維度本身也不存在,更何況時間。


馨月說財經


其實人證一直都在,但是缺乏物證,而物證才是說服大部分的關鍵。人證基本都在精神病院,研究他們的人是醫生而不是科學家,因此他們被當做神經病看待,而且當前大部分人對四維空間的理解還是疊加在三維空間上的,比如什麼鬼神、魔法、另一個少數人能看到的和三維一樣形態的世界?其實不是的,四維空間不是一個空間,是大腦的另一種用途。我們看到的三維的一切都是大腦解讀處理的結果,四維空間是大腦的另一種解讀和處理方式。不是物質改變了,是公式改變了,雖然結果很相似,到過程完全不同,而且四維的大腦成像更能影響物質世界的最終結果。


小千19851216


其實空間不只四維,有很多維空間,證明是證明不了的,因為科學有發展過程,現在還沒研究到那裡。科學證明不了就說沒有,是錯誤認識。

時間不是空間,每個空間都有自己特定時間,人們說,天上方一日,地上已千年,就是說有的空間過了一天,有的空間過了很多年了。分子到星球是一個廣闊空間,而原子到分子也是一個空間,依此類推,有數不清的空間,同時同地有數不清的空間。並且每個空間裡有山,有水,有動植物,有無數生命體。生命體在自已空間所在地生存,生生不息,一代接一代,一個勁吐故納新。每個生命體的身體,是他們那個空間裡的物質構成的,每個空間的物質粒子大小不同。這也就是科學不承認有神鬼的原因,因為人的眼睛是分子構成的,只能看到用分子構成的物體,那麼用原子構成的物體看不到,用中微子構成的物體更看不到。因為他是不同空間的東西。


用戶4825271474414


四維空間肯定是存在的,我們誰都感受得到,只是你不知道是幾維罷了。我們都做過夢吧,夢境其實就是一個維空間,因為它離我們很近,所以就把它定義為第四維吧。經常做夢的朋友,你想想,夢境是不是經常張冠李戴,首尾毫不相及呀,確實是這樣的,第四維空間是非常沒有邏輯性的,是不靠譜的。

時間是永恆的,宇宙誕生之前就存在,只是沒有人來度量罷了。宇宙滅亡以後,時間繼續存在,不知道過了多久,新的宇宙又誕生了。宇宙也是有輪迴的(怎麼輪迴就不知道了)。但宇宙卻掌控著內部的輪迴,比如人的生死,人類的存亡,恆星,星系的產生和滅亡等。人死後,靈魂去了哪裡?它極有可能就去了第六維空間 ,所以我們是無法瞭解高緯度空間的。


雲遊27272727


三維空間,無法證明四維空間的,無論用什麼辦法。

就像小學生水平,證明大學知識,證明原子彈爆炸。

比如說,我看你,我的眼神和麵部表情,可以是激動的,冷漠的,好色的,憤怒的,輕視的,無奈的,等等。

我用同樣的眼神和表情,看一匹馬,那麼,馬能懂我的意思嗎?

馬可以向同伴,表達清楚,我的眼神和表情嗎?

永遠不會。

所以,高級可以證明低級,而低級,永遠無法證明高級。


尹偉安


怎麼證明四維空間是存在的,我想說的是以目前人的能力還不能證明,就算是有很多論點只不過都只能算是一種猜想而已。

有人說時間是第四維度,我反對!我們說一個點,它就是古人說的太極,由於是定點,就動不了。一維是一條線,兩頭無限延長!有無數個點組成,每個點可以在這條線上,作兩邊運動,古人說是兩儀。二維是一個面,東南西北無限擴張!裡面的點在這個平面上任意作平面活動,古人叫它四象。三維就是四面八方加上下,有人說是六面,有人說是十方。

這些都不重要,重要的是有人說時間就是第四維度!我為什麼要反對這樣的觀點呢?因為一條線上的來回移動需要時間,一個面上的,同樣如此,六面十方也一樣,都有時間在參與。如果說時間是一個維度,我們現在的維度就是四維!長寬高加時間可不就是四個?為什麼說我們的空間是三維呢?因為我們的老祖宗早就說過,上下四方為宇,這是空間概念,跟現代的說的三維長寬高是差不多的理論,維度是空間距離理論。


乙丙丁6


老子和孔子,他們最終分別去了哪個不同空間呢?為什麼老子居住地方,老君堂日本鬼子迫擊炮彈都不響呢?從來也沒聽過孔子有這樣的傳說,這就證明了兩個維度不同的例子,三維空間人道怎麼能與四維空間的仙道相比呢?


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