03.05 三维生物能否通过引力来发现四维空间?

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干脆点回答,不能。因为我们所在的三维空间,现行的所有理论都是三维空间的理论,包括引力理论。

不管是爱因斯坦的时空弯曲导致引力发生,还是牛顿的万有引力,都是我们这个三维世界的产物,只能够解释三维世界的事物,四维空间不是我们这个世界的东西,怎么能用三维世界的东西去解释呢?

所以迄今为止,什么各种空间的理论都只能是个猜想。

包括现在最时髦最先进的宇宙模型-超弦理论(M理论),认为我们的宇宙是由11维空间组成,通过数学建模和逻辑推论头头是道,但永远无法观测证实,所以只能是一种猜想。

在科幻作品中,二维和四维空间都有描述,比如刘慈欣的《三体/死神永生》中,就描述了四维和二维事物。

作品描写了三维的人类可以穿越到四维空间,看到的物体全方位的,过去未来无限展开,如果真是这样,怎么能够看到呢?人类又怎么能够活着呢?如果可以活着,那么就是说在四维空间只是能够“看到”不同的物质状态,那这个四维空间也太简单了吧?

作品还描述了二向箔毁灭太阳系的状态,当三维物体被二向箔降维打击时,是一种无限展开状态。

无限是什么意思?无限就是永无止境的展开下去,一个三维物体变得没有厚度和体积,即使到了电子光子也还是有体积的,那样展开到什么时候是个头?那样无论一个原子都会展开的无限大。

可作品描述被二维化的太阳系就像梵高的《星空》那张画,也就是展开的在大,人类也可以看到,这怎么是一个无体积的二维状态呢?而且这个描写显然与前面描写的“智子”有冲突,一个质子都可以把天空包起来,何况太阳系。

我上面的意思不是说刘慈欣的《三体》有什么问题,事实上我看后感到十分的震撼,对大刘老师的想象力和恢宏大气的描写,以及深厚丰富的科学知识功底十分钦佩。

我要说的是,在我们这个三维世界是无法真正的描述三维以外的空间事物的,再高的高手,描述出来也会矛盾百出。就连科学大师霍金描述三维以外的空间,都只能受限于三维空间思维定式的限制。

在美国科幻片《星际迷航》中,也有宇航员困在四维空间的描述,如果在那样一个无数变幻的格子里,那四维空间也太没意思了吧?还有人把蚂蚁当作二维空间的生物,更是错的离谱。

所以时空通迅的观点是,在我们三维空间,永远也想象不出真正的低维和高维空间的事物,更像想不出来这些非三维空间所谓的生物状态。

至于四维空间是不是可以通过引力来发现,更完全是风马牛不相及的问题。比如黑洞奇点就有可能是一个0维空间,但这也是人类的猜想而已。引力可以感知一些看不到的东西,但这些东西是什么维度就不知道了。


时空通讯


这样的问题看起来很科幻,也很烧脑!为了形象地解答这个问题,题主需要弄清楚几个最基础的概念。

第一个是三维生物是什么?其次引力是什么?然后四维空间又是什么?我希望题主不要听风就是雨,这几个概念都是较独立的知识体系,摆在一起就组成了一个看似高大上的提问!那么这样的提问到底有道理吗?我的答案:还是有点意思的

三维生物顾名思义,就是指我们地球上所有的生物,因为生物的身体都有长宽高三个方位的度量形式。虽然我们人体也是三维生物,但是我们却是生活在四维时空中。

四维为什么要叫时空呢?

这是因为四维是三维空间加上一维时间构成的。诚然如此,生物体的外形是三维的,但是生物体却是运动的,它并不是一成不变的,它们是具备新陈代谢的功能,也符合出生 发育 繁衍 衰老 死亡的动态规律中,这也就是说,三维的生物体会随着时间的流逝而改变着自身的状态。所以说三维生物是生活在时间的流逝中的。

四维空间的概念得以发育光大,还得归功于狭义相对论的闵可夫斯基空间的概念。简单来说就是三维空间加上一维时间组成了动态变化的宇宙时空观。四维空间构成了相对论的基础时空观。

那么引力是什么?

引力就是质量的存在导致时空弯曲的表现而已。也就是说,质量可以产生引力,引力可以让三维空间和一维时间都弯曲了。

这下题主明白了吗?三维生物能否通过引力来发现四维空间,可以理解成:三维空间的生物体能否通过质量存在产生的引力感知到一维的时间轴呢?

我的答案是能感知,但是比较麻烦。可以想象把一个三维生物放在黑洞视界周围,这里的引力极其强大,时空早已弯曲的面目全非。三维生物在这里经历的第四维时间流逝相对于地球来说显然变得很慢,但是这个三维生物却感受不到,因为它所在的“惯性系”中感受到的时间是正常流逝着。而地球人所处在相对来说的“非惯性系”中才能明显的感受到时间流逝的变慢。这样也是间接地让三维生物感知到四维时空的存在!


科学认识论


个人认为空间就是容纳物质的容质,并不存在多少维,现在通用的三维空间,只是人类为了方便描述及还原物体的位置与形状而产生的人为定义,抽象的xyz轴,都是人为的设定,具体的物体的长宽高,也是人为设定,换个角度,或改个立面,长变成了高,高可变为宽。

四维空间,只是人类为了描述运动变化的物体随时间的变化而产生空间位移轨迹而人为设定的约定俗成,至于更多维空间,那是超智者们的虚拟游戏,他们想怎样,就能怎样。

大空间只有一个,无所谓三维生物多维生物,即使神鬼精怪真的存在,他们也如同人类一样,只存在同样的一个空间内,不同的,或许只是组成的基础物质不同,毕竟,我们现在观察微物质的极限还刚涉及到原子层面,更微小的都还只是理论,现在物理实验中常说的,一个个电子,光子,中微子等,那是很不严谨的说法,事实上,实验者根本没有看到过一个个的电子,光子。近百年,科学理论界似乎有点急于求成,操之过急,可能反而欲速则不达了。


万物呈像


一、没有生物是三维生物。现在认为的存在于三维空间中的事物,其本体同样也存在于四维空间中,四维空间相对于现有三维空间不是一个独立的空间(否则一个独立不相关的空间是永远不能被发现和认知的),而是在现有三维空间上在扩展出一个维度,把原来的三维空间扩展成四维。就像一维扩展到二维,以及二维扩展至三维。举个例子,虽然我们认为纸张表面是个二维平面,但作为纸张本身却也是一个实实在在的三维物体,以此类推纸张同样也会是一个四维物体。所以我们现有的生物也是三维生物,同时也是四维生物。更准确的表达题主的意思,应该称之为目前只具有三维认知能力的生物。

二、引力的概念同样具有四维空间的属性,和我们人体一样具有四维特性。具有四维空间的属性,但人类不一定就能通过它发现第四空间维度。发现新维度是一个思维认知能力的问题,与客观存在没有直接的因果联系。第四维度不管你认不认识,它就实实在在地在那里,就在我们的周边和身体之内,我们要不就是“熟视无睹”和不就是感觉“不可思议”。引力本身并不能给我们展示出更多的空间维度信息。

三、时间不是第四空间维度,时间应该扮演的是一个跨维度的衡量标准的角色。三维空间加上时间并不是四维空间,实际上时间是可以附加到任何空间维度上,它是静态空间的运动特征。


笑看风起云涌花谢花开


爱因斯坦不就是用引力现象创造了时空弯曲的四维空间概念么?甚至在黑洞中还会有更多的维度。如果时空弯曲算作四维空间的话,那么思维也应算作一种维度,它是所有维度的总集,可以无限延伸,有无数个变量,这也是高智商三维生物所特有的技能。


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