怎么證明四維空間是存在的?(時間不算一個維度)?:我們?nèi)祟愂侨S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(shù)學中,四:-四
我們?nèi)祟愂侨S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(shù)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(jù)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(qū)別于閩可夫斯基空間(Minkowski space)。
科學家通過一維、二維、三維空間的演變,提出了關(guān)于四維空間的猜想。零維是一個點,任何方向上都沒有長度。一維是由無數(shù)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(shù)線條組成面,有長短和寬度,但無高度。三維是無數(shù)的面組成的體,有長、寬和高度。那么四維呢?四維是想象以四個相互垂直的維度所構(gòu)成的空間(真讓人頭疼)。
一、四維空間有何特點?
從低維度現(xiàn)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(jīng)驗中世界只有前后和左右兩個維度。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里看到一個圓。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(xiàn)、變大、再變小,最后消失。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(xiàn)、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?nèi)祟惡芸赡芫褪撬木S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,實際上并不嚴謹。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(fā)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,我們的三維世界里,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,那么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卷曲,這種卷曲可以避免引力場發(fā)散的問題。
二、四維空間在哪里?
物理學家霍金(Stephen W. Hawking)曾在劍橋大學作關(guān)于“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?yōu)槭裁春翢o察覺呢?為什么我們所看到的只是三維空間?
對此的解釋是,四維(或更高維)度均彎曲在范圍極小的空間內(nèi),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,以至于無法被我們所察覺。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,而且布滿皺紋;然而從遠處看,就看不到那些隆起的結(jié)構(gòu),顯得很平滑。對于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(shù)學理論構(gòu)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,四維空間只能存在于當今最前沿的弦理論的數(shù)學方程之中。而弦理論又預測了更多種維度模式的存在,據(jù)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(shù)學家克萊因(Felix Klein),他曾在理論上構(gòu)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(xiàn)為一個在四維空間中才能正真表現(xiàn)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)。如果在四維空間里,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(jù)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(shù)學家們宣稱已經(jīng)解出了克萊因瓶曲面的數(shù)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(nèi)部”、沒有“外部”且只有一個“面”的連續(xù)曲面,被喻為永遠裝不滿水的瓶子。
由于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制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于三維中。
四、為什么四維空間既小又卷曲呢?
上述討論又引出了另一個問題。為什么四維(或更高維)度空間應該卷曲成一個個小球狀,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,那為什么三維空間展平了,而其它維度仍維持緊緊卷曲狀態(tài)呢?
迄今,科學并無答案,或者說一個可能的答案是人擇原理(Anthropic principle)。為了發(fā)展出像人類這樣復雜生命,二維空間顯得不夠用,而大于三維的空間則星系處于不穩(wěn)定狀態(tài)而面臨分崩離析。因此,至少我們所知的生命,顯然只能存在于穩(wěn)定的時空區(qū)域之中,即有三維空間加上一維時間,而且都不會因卷曲而變得太小。
弦理論確實能夠?qū)С霾⑷菰S我們區(qū)域的存在。宇宙中很可能還存在其它的區(qū)域,其維度都卷曲得很小很小,但此類區(qū)域中不會有智慧生命存在。
現(xiàn)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)
怎么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。
其實四維空間并不難證明,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(guān)于這一點,許多物理學家、量子學家等科學家們都不得不承認,并就此問題寫過一些專題論文。
譬如說一個人肚子疼,但是醫(yī)生與醫(yī)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(jīng)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(shù)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(tài),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(xiàn),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(zhì)上并沒有什么不同,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后,出現(xiàn)了類似于禪定的狀態(tài),而使心意識進入到了不同維度中后的體驗。
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(xiàn)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。
先給答案:
空間維度,屬于數(shù)學范疇,是測量與統(tǒng)計術(shù)語,與科學發(fā)現(xiàn)無關(guān)。四維空間只是幾何模型,與真實存在無關(guān)。
本文是筆者On Space的主要觀點,重點是嚴格區(qū)別“物理空間思維”與“數(shù)學空間思維”。
關(guān)于空間,從古至今,人類已經(jīng)積累了不斷進步的認知,仍有待于進一步科學研究。
根據(jù)現(xiàn)代物理科學的研究成果,筆者認為,空間是真實存在的最簡單的最復雜的物質(zhì)范疇。
空間,是多語境的理念(idea),主要表現(xiàn)為四類空間:①器官的感性空間、②哲學的辯證空間、③物理的真實空間、④數(shù)學的抽象空間。
空間,之所以得名,是因為很多人憑視覺與直覺(類比推理)認為,實體之間的區(qū)域是絕對虛空而無任何物質(zhì),即:感性空間≈虛無空間。
英文space:[sp]是詞根spect,spic(see/看)的簡寫;[ace]是后綴ate(state/狀態(tài))的變體。字面意思≈空間是放眼外界無限延伸的范圍。
就生存的樸素要求而言,感性空間≈虛無空間,這樣的理念有一定可取之處。
例如,抽真空的空心鐵球,說真空質(zhì)量≡0是無可非議的,不必“書生氣十足”去斤斤計較。
以筆者閱歷總結(jié),有三個最典型的哲學空間,①道家的“四大皆空說”,②佛家的“色空亦空說”,③馬哲的“空間物質(zhì)說”。
道家“四大皆空說”的空間哲學
大致意思是,萬千世界的運化,既來自于空,所謂“聚則成器”;又回歸于空,所謂“散則成氣(炁)”。炁,就是科學研究的空間。
筆者認為,“聚則成器·散則成氣”的空間觀是大智慧,是極為珍貴的宇宙觀,簡直與現(xiàn)代物理實驗的科學詮釋,不謀而合。
佛家的“色空亦空說”的空間哲學
色空亦空的色,是形形色色的有形物質(zhì),是看得見摸得著的實實在在的東西。
色空亦空的空,是隱隱約約的無形物質(zhì),是看不見摸不著的憑心悟證的東西。
佛家弟子有所謂的“骷髏功”,說在靜坐修煉時,可以用意念悟見自骨骼呈透明空間。
意念果真有如此強大的功力?按物理學,唯有超高頻電磁波可任意穿越骨骼,仿佛骨骼的內(nèi)空間空空如也。
意念能輻射高頻波?或許我們并不排除骷髏功出現(xiàn)了走火入魔之幻覺?讀者咋看?
不過,根據(jù)電子湮滅反應而言,佛家弟子色空亦空的空間哲學,至少是“歪打正著”吧?
馬哲的“空間物質(zhì)說”的空間哲學
馬克思主義的唯物辯證法認為,世界是存在的,存在是物質(zhì)的,物質(zhì)是運動的。既然空間也是存在,空間就是物質(zhì)的,也是運動的。
馬哲的“空間物質(zhì)說”,可見證于物質(zhì)不滅與能量守恒法則,其嚴密邏輯是毋容置疑的。
有人或許不以為然。筆者提醒的是:
既然承認空間是存在的,就得承認空間不是虛無;既然承認空間不是虛無,就得承認空間是物質(zhì);既然承認空間是物質(zhì),就得承認空間是運動的。物質(zhì)與虛無,二者必居其一。
由此可見,馬哲演繹的“空間物質(zhì)論”,至少在形式邏輯上,是無懈可擊的。
物理科學的真實空間,簡稱物理空間,是沒有亞原子存在的真空場介質(zhì)空間,即場空間。
記住兩句話:物理空間≡理性空間≡真實空間。數(shù)學空間≡理想空間≡抽象空間。
以下分五個方面,解釋真實空間的表現(xiàn)方式。
1. 關(guān)于麥克斯韋方程組
真空不空,真空場有零點能,早已成為科學界的共識。真空是場介質(zhì),在麥克斯韋方程組表現(xiàn)為電容率(ε?)、磁導率(μ?)、位移電流(J)。
根據(jù)光速定義:c=1/√(ε?μ?),光速是真空場的固有特性,是處處以光速震蕩的介質(zhì),而不是20世紀前的絕對靜止的以太(aether)。
2. 關(guān)于卡西米爾效應 (Caximer Effect)
早在1947年,卡西米爾效應已證實,真空場可激發(fā)電磁波,有卡西米爾效應力(F=-Cπ/R2),證明:真實空間≠幾何空間!
筆者認為,卡西米爾力的本質(zhì),是電子以光速自旋擾動場空間所激發(fā)的引力波,與電子自旋的強作用之向心力相反的反作用力,即:
F(strong)=-F(casimer),
m?c2/R=-Cπ/R2...(1)
其中,R是真空腔的厚度或真空場半徑,C是卡西米爾效應系數(shù),取決于電子自旋運動激發(fā)引力波的場半徑大小。
即:C=(m?c2/π)R=2.6×10?1?R...(2)
3. 關(guān)于正負電子湮滅反應的本質(zhì)
根據(jù)正負電子湮滅反應,電子發(fā)生器釋放在真空管中的光電子(e?或e↓)被置入互為反向的強磁場,有一個電子顛倒了南北極,變成正電子(e?或e↑),當正負電子分別被加速到光速時,設法將二者碰撞,即可發(fā)生湮滅效應:
e↓+e↑+2×?m?c2≡γ↓+γ↑+2hc/λ?...(3)
湮滅的本質(zhì)是電子急劇膨脹為場量子(引力子兼光量子),實物質(zhì)與場介質(zhì)之間發(fā)生突變,其中:
電子質(zhì)量?場量子質(zhì)量,電子的自旋勢能?引力子自旋勢能,電子動能?光子輻射動能。
顯然,電子的湮滅反應,證實了“聚則成器·散則成氣”與“色空亦空”的哲學空間。
4. 關(guān)于原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)
原子光譜超精細結(jié)構(gòu)分布的實驗表明,物質(zhì)所含原子的外空間,都毫無空隙的充滿了不同頻率的電磁波。
就充滿性而言,不妨可以把存放電磁波或場介質(zhì)的“容器性空間”看作“場介質(zhì)空間”。
5. 關(guān)于實體的內(nèi)空間與外空間
通常我們認為,宏觀物體有原子構(gòu)成,原子有微觀的核外電子與原子核構(gòu)成,原子核有夸克環(huán)與繆核構(gòu)成。
按獨立存在之物質(zhì)觀,核子的夸克環(huán)可以是核內(nèi)電子,繆核可以是最高密度的場介質(zhì)。因為夸克、膠子與繆子只是不能獨立存在的理論模型。
而正電子不過是顛倒南北極的電子而已。按這個邏輯,物質(zhì)的終極成分只有電子與場介質(zhì)。
先有實驗表明,電子是不可再分的,電子的內(nèi)空間是唯一的高密度場介質(zhì),即“色亦空”。
不難理解:核子內(nèi)空間是最高密度的場,電子內(nèi)空間是次最密度的場,原子內(nèi)空間是高密度的場,分子內(nèi)空間是較高密度的場。
不難理解:場密度(ρ=m/4.2R3)與場半徑R有急劇遞弱的立方反比效應。
每個原子,都有自己獨立存在的內(nèi)空間與外空間。原子由于電子高速繞軌與抗簡并壓而具有特定的封閉性,因而可以是一個封閉的真空腔。
原子的外空間,是充滿原子光譜超精細結(jié)構(gòu)的“光子云空間”,原子有引力場的自空間。
從上述基本事實,我們可以總結(jié)出物理空間的九個基本性質(zhì),作為空間觀的基本原則。
性質(zhì)1:場空間的私有性
實體都有自己的內(nèi)空間與外空間。例如,電子有以光速自旋的內(nèi)空間與引力場的外空間。
同理,質(zhì)子有自己的內(nèi)空間與外空間;地球、月球與太陽各自都有自己的內(nèi)空間與外空間。
性質(zhì)2:場空間的公有性
任意的某個空間區(qū)域,有各個實體的私有空間,并在該區(qū)域形成一個疊加空間。
例如,氕原子內(nèi)空間是電子場與質(zhì)子場的疊加空間。氧分子內(nèi)空間是氧原子的疊加空間。
地球輻射帶空間,是月球場、火星場、太陽場、北極星場...的疊加空間。
性質(zhì)3:場空間的隨動性
地球大氣層的空間,隨著地球一同自轉(zhuǎn)一同旋轉(zhuǎn),不可能只是空氣分子跟著運動。
封閉車廂的內(nèi)空間,隨著列車一同前行與一同轉(zhuǎn)彎,不可能只是空氣分子跟著運動。
封閉原子的內(nèi)空間,隨著原子一同翻滾于一同震蕩,不可能只是電子核子跟著運動。
封閉核子的內(nèi)空間,隨著核子一同翻滾與一同震蕩,不可能只是核內(nèi)電子跟著運動。
核外電子隨子彈一同運動,子彈擾動疊加空間而激發(fā)的電磁波頻率,取決于電子隨動速度:
?mv2=(m/m?)hc/λ...(4),λ=2hc/m?v2...(5)
性質(zhì)4:場空間的吸能性
根據(jù)引力勢能Ep=GMm/R與熵增加原理,高能態(tài)向低能態(tài)發(fā)散,有:場半徑R越大,場勢能越小,真空度越大,故吸能越多。例如:
電子繞核高速運動的動能處于高能態(tài),在擾動空間的同時,被真空場吸收為輻射動能。
離心泵高速旋轉(zhuǎn),內(nèi)部形成局部真空區(qū),處于引導管高能態(tài)的水被低能態(tài)真空區(qū)吸引上來。
直升機機翼旋轉(zhuǎn),機翼上方局部真空區(qū)處于低能態(tài),把高能態(tài)飛機吸引上來。
性質(zhì)5:場空間的載波性
電子以光速自旋運動,擾動場空間,輻射引力波,可以理解為場空間承載了引力波。
電子以高速繞核運動,擾動場空間,輻射電磁波,可以理解為場空間承載了電磁波。
琴弦以速度v震蕩,其實是電子以v隨動而擾動場空間激發(fā)電磁波聲子,聲子與激元依次互激發(fā),場空間既承載了超低頻電磁波(光學支),又承載了機械波(聲學支)。
有人說,核外電子躍遷運動,會釋放光子或電磁波,但無法解釋自由電子也會激發(fā)電磁波。
性質(zhì)6:場空間的傳力性
把光行程時空方程:r=ct...(6)
代入萬有引力方程:F=GMm/r2...(7)
有時間版引力方程:F=GMm/c2t2...(8)
顯然,物體引力場傳播,與場半徑平方(r2)成反比,與場推涌時間平方(t2)成反比。
有人說,萬有引力定律有超距作用,這是不求甚解,想一想:什么叫距離平方反比效應?
事實上,任何方式的力與能與波的傳播,都必須以場空間作為傳播載體,否則才是超距論。
性質(zhì)7:場空間的熵增性
根據(jù)引力方程(7),天體的引力與場空間所輻射的引力波,由于與場空間半徑平方反比效應,若不考慮其它天體場的干擾,其場密度急劇下降,引力波頻率急劇降低,場空間溫度急劇下降,此稱場空間的熵增性或“降頻紅移”。
性質(zhì)8:場空間的熵減性
逆向分析引力方程(7),越是接近某個天體,與外來疊加的場密度與引力波頻率會急劇增加,此稱場空間的熵減性或“升頻藍移”。
性質(zhì)9:場空間的有效性
理論上,某個天體或粒子的引力場半徑似乎是無限延伸的,其實不然。有兩個要點:
其一,某個獨立天體或粒子的場空間不可能延伸到絕對零度,否則場介質(zhì)就會絕對靜止。
其二,場空間總是多天體或多粒子的疊加空間,當某個天體或粒子的場半徑延伸到足夠遠時,其場強就不如其它天體或粒子的場強。
就“地球·太陽”的二體問題而言,有五個拉格朗日平衡點(L1~L5)與希爾球區(qū)域。若地球場半徑遠超平衡點,則地球引力場可忽略不計。
數(shù)學空間,也叫幾何空間,是以坐標系空間做為測量基準。坐標原點是測量基準零點,坐標軸的個數(shù)即維度。
常見低維空間:一維空間≡直線坐標系,二維空間≡平面坐標系,三維空間≡立體坐標系,
常見高維空間:四維空間≡旋轉(zhuǎn)三維坐標系,五維空間≡伸扭三維坐標系。
為什么“幾何空間≡抽象空間≠真實空間”?
大家想一想,現(xiàn)實世界究竟是否存在——無體積的幾何零點、無粗細的幾何直線、無厚薄的幾何平面、無形變的幾何球體?
費米子很小、類星體很遠.......故可以近似或抽象為質(zhì)點,但它們依然是有體積的。
電磁波很細、電力線很細......故可以近似或抽象為直線,但它們依然是有截面積的。
太陽像球體、電子像球體......故可以近似或抽象為球體,但它們依然是有南北極的蘋果??。
光子像飄帶、介子像飄帶......故可以拓撲或抽象為球體,但它們依然是可彌合的飄帶(∽)。
筆者認為,高維空間主要適合數(shù)學理論研究,用于物理測量,則過于復雜。理由如下:
就太遠的天體與太小的粒子而言,由于其本體比起所在的場空間太小,可作為質(zhì)點處理。沒有必要考慮其內(nèi)空間結(jié)構(gòu)參量。
例如,核外電子半徑約2.82費米,而原子內(nèi)空間半徑約10萬費米,電子本體占比太小。
我們無法得知電子形變與矢徑參量,只能用統(tǒng)計平均方法,測算質(zhì)密與能密的空間分布。
物理空間是科學范疇,數(shù)學空間是技術(shù)范疇。有人硬把幾何空間——諸如零維空間(奇點宇宙)、二維空間(二向箔)、黎曼空間、10維空間、11維空間、26維空間——強加為真實空間,恐怕也只適合科幻作家吧。
Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關(guān)的疑難問題。
簡單回答:無法證明!起碼目前無法證明,如果能證明,世界早就發(fā)生了翻天覆地的變化了,就因為不能證明,所以目前四維空間的概念并不屬于科學范疇,而屬于科幻領(lǐng)域,是一個假象猜測的概念。
四維空間(或者多維空間),是一個非常抽象的概念,看起來很容易理解想象,事實上沒有誰能準確定義四維空間到底是什么?如果我們連定義都定義不了,就更加證明不了四維空間是否存在了。
因為,證明一事物是否存在,前提是必須能夠很好地定義這種事物!
對于四維空間,我們是如何定義的呢?
有幾種定義方式。數(shù)學概念來講,其實很簡單,一個點上有N條相互垂直的直線組成的空間就是N維空間。比如三維空間就是長寬高三個維度互相垂直,這點我們很容易理解,但再加上一個維度就很難想象了,同時垂直于長寬高的維度?如何垂直呢?
當然,這只是數(shù)學上的定義,假想定義,而數(shù)學并不等同于現(xiàn)實。
還有一種觀點認為,三維空間的移動就形成了四維空間,這也很難理解。第三種觀點,四維空間的投影就是我們所在的三維空間。
無論如何定義,我們都很難直觀地理解四維空間,因為人類本身就是三維空間的產(chǎn)物,就像二維物種(假設存在)也是無法想象我們的三維世界到底是什么樣子的。
當然,也可能存在這樣一個事實:四維空間(高維度空間)根本就不存在,不但高維度空間不存在,低維度空間也不存在,存在的只有我們所在的三維空間,加上時間維度;蛘哒f不應該叫做三維空間,只有空間一個維度,然后加上時間維度,組成了我們所在的時空!
四維空間(若不算時間維度)目前只是數(shù)學、拓撲學上的概念,作為一種數(shù)學工具雖然在物理學上有所應用,但并沒有在物理學上被證明真實存在。
舉個簡單例子:-1的平方根為正負i,在自然界里并不存在這樣的數(shù),但作為數(shù)學工具,它在物理學中大展身手。
目前即便是高維空間理論的鼓吹者“弦論”,也只是一種猜想,并未得到實驗或觀測證實。
目前在宇宙觀測中,天文學家發(fā)現(xiàn)宇宙邊緣存在“彎曲”現(xiàn)象,這可能是證明宇宙存在四維空間的一個跡象,但證據(jù)并不充分。如果哪天天文學家從望遠鏡中看到了自己的后腦勺(并非黑洞彎曲光線的情況下),那就真正證明了四維空間的存在。
最后推薦一本科普書,有助于理解:《從一到無窮大》。
看見你的提問感覺這個世界上想想用實物證明四維空間的存在,用一個超高壓氣泵向氣包里打氣,這個氣包會容納多倍的氣體,對于氣來說這個氣包就是氣的思維空間。氣體壓縮相當于氣包擴大。你說這樣想行不,
一個立體物!不動就擁有三個緯度!加個運動它就多了一個緯度!這個緯度就是運動的軌跡!運動需要時間!我們所在的世界所有物體都在運動!沒有運動的沒被發(fā)現(xiàn)!運動在一定存在時間!這個說話不知道能否給你啟發(fā)出不一樣的答案
根據(jù)愛因斯坦廣義相對論,大質(zhì)量物體引起三維空間彎曲,然后科學家通過觀察水星進動證明空間可以彎曲,既然三維空間可以彎曲,那就證明肯定存在第四維空間。
從數(shù)學角度來看:
點-零維,數(shù)點
線-X,一維,直線數(shù)軸,無數(shù)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,至于膨脹還是收縮可能處于維度不同,看到的表象!至于啥樣,我們現(xiàn)實中還不存在,數(shù)學上是存在的,至于五維,六維……,就得發(fā)揮大腦想象了!
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老子和孔子,他們最終分別去了哪個不同空間呢?為什么老子居住地方,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,三維空間人道怎么能與四維空間的仙道相比呢?
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