四维空间存在么？

2024-12-20 15:26:21

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回答1：

四维空间概念

四维空间是一个时空的概念。简单来说，任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。不过，日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。根据爱因斯坦的概念，我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。

根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。由于我们在地球上所感觉到的时间很慢，所以不会明显的感觉到四维空间的存在，但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中，使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时，我们能对比的找到时间的变化。如果你在时速接近光速的飞船里航行，你的生命会比在地球上的人要长很多。这里有一种势场所在，物质的能量会随着速度的改变而改变。所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一。

解析四维空间

什么是四维？现在的说法是三维空间加上时间这一维，构成所谓的四维空间。然而，这种说法是一击即破的。为什么？

我们可以从二维来考虑。一个二维生物（如果有的话），他们考虑所谓的三维空间绝对和我们的三维空间不同——他们会把时间作为第三维，因为他们无法感受这一维的存在。同样，我们现在也走进了这个误区，把时间算做第三维。可能四维生物看到我们在宣扬这种思想时，也在为我们叹息。那么时间算不算一维？在我看来，时间应该是一维，即在多维生物本身的维度之外再加一维，构成新的N+1维空间，而且这样也有助于帮我们解决一些问题，也可以使我们对比三维维度更高的空间加深认识。

有一个更新的构想，即所有的维度都是由时间构成，没有时间，就没有空间，包括最基本的一维空间。这应该好理解，因为没有时间，空间本身的存在就没有任何意义，因为时空本身就是不能分割的整体。那么，为什么一种时间可以形成不同的维度空间？这里，我们可以把时间看成是一种可以分解的常量。时间可以分解，这一句话理解起来可能有点困难。但是，只要想通了道理也是很简单的。要明白这个道理，首先必须了解两点。第一是时空的不可分性，这一点估计大家都明白，离开了空间谈时间，或者离开了时间谈空间，都是毫无意义的。第二点是时间的多样性，这一点了解起来可能有一点麻烦。在日常生活中，我们接触到的都是时间的合成体，也就是各个分时间有机结合形成的一个总的时间体系。可能你们会觉得我是在狡辩，其实不是。只要你们换一个角度去想，一个结果，可能是几个不同的原因形成的。就拿运动来说，我们观察到的一般都是几个不同运动产生的一种运动的结合体，即合运动。关于时间，我们也可以这样去想。我们看到的时间结合体，可以是由物体运动的时间，历史时间（即经历时间）和其他的一些时间构成。而运动时间，我们又可以看成由上下运动的时间，左右运动的时间和前后运动的时间。当然，划分方法是多样的，这就构成了时间的多样性，至于如何去划分，这就要由不同的情况而定。一部分时间对应一段空间。在这个不完整的空间里，时间起到了决定性的作用。

我们之所以是三维生物，是以为这个维度的空间里只存在三维的时间。时间的不完整决定了空间的不完整。我们不能认识其他维度的空间，是因为我们不具备在那个空间里面运动的时间。时间的多样性决定的空间的多样性。同时，因为时间的不同分解方式，注定了我们的三维空间也是相对的，它可以被命名为一维，二维，甚至是任意维——完全取决于不同的分解方式。时间是决定维度的关键，同时，它也是决定低维物体高维存在方式的关键。

让我们看看科学上的说法：低维是空间上读缺陷，它们不具备在高维世界内运动的空间。关于这一点，有一个疑问，那就是我们怎么可以发现这个缺陷。我们认为的低维不存在某一个空间长度，是因为我们无法确定它有那一个长度，也就是我们现在用最好的设备也无法观察到那一个长度差。那么，将来呢？我们现在无法认证，可能将来会有人证明那个低维物体确实属于高维。因此，低维与高维并不存在所谓的空间差。那么，我们如何区别高维与低维？很简单，用时间。用时间去解释任何一个纬度空间，我们也可以认为，低维之所以比高维低级，是因为它们存在时间上的缺陷，它们无法在时间范畴内感受高维的存在。所以，我们要去了解低维或者高维，先要知道它们存在的时间范围。高维与低维之间可以实现转化，道理是很简单的，只要加入或者去掉一个时间单位就可以了。然而说起来很容易，做起来却很复杂，我们对时间的概念都是如此模糊，要想在空间范围类实现时间的转化就更困难。

对四维空间，一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上，再加上一根时间轴，但对于其具体情况，大部分的人仍知之甚少。有一位专家曾打过一个比方：让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人，他们只有平面概念。假如要将一个二维扁片人关起来，只消用线在他四周画一个圈即可，这样一来，在二维空间的范围内，他无论如何也走不出这个圈。现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”。我们只需从第三个方向（即从表示高度的那跟轴的方向），将二维人从圈中取出，再放回二维空间的其他地方即可。对我们这些三维人而言，四维空间的情况就与上述解释十分类似。如果我们能克服四维空间，那么，在瞬间跨越三维空间的距离也不是不可能。

物理世界的四维空间

在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义。

四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。我在一个帖子上说过一个例子，一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种”此消彼长”的关系。

四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。

在狭义相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。

线是一维的，参数是点
面是二维的，参数是线
体是三维的，参数是面
以此类推，以体为参数构成的空间就是四维空间，通常理解为时间，从很多科幻小说中可以看到类似的说法。
那么以时间为参数构成的空间应该就是五维空间，在科幻中好像是要联系到黑洞、虫洞这些东西，比较难理解～～
我们人类能够感知的只有4维了。
你又没有发现这个规律：
一维的东西能够容纳所谓的零维（直线是由点构成）
二维的东西能够容纳一维（纸上可以画条直线）
三维的东西能够容纳二维（盒子里放个纸片）
那么四维的东西就理所当然的容纳3维了。我们人体算3维的。我们的世界就是4维了,为什么是4维的呢？因为我们的世界有这样四个元素：长宽高和时间。

有没有5维的？就是说能够容纳我们世界的介质？那得看看我们这个世界的外面是什么了，这个宇宙的外面是什么了。目前我还不知道！

一维、二维、三维空间最早源于数学概念研究。数学家们，想使度量能规范化、严格化、整体化、普适化，所以定义各种一维、二维、三维、四维空间与其它多维空间。
在其中生成了拓扑学分支，去看看最新的基础几何拓扑学，你会有很大的收获。如果，你看代数拓扑学书籍，则难度大又浪费时间。如果，你只是要了解，那么就看看介绍一维、二维、三维、四维空间与以上维空间的科普书籍就完全足够，也可速成。有时合适的科普书籍，介绍的理论容易懂又很深，一些专业书籍反而难度不够。
四维空间与以上，属于高维模型。
高维模型，分数学与物理两个概念。
在数学上，多维有很多模型。理论上，维数可以很高。模型很多。但是满足交换不变性质的很少，所以，有人认为四维空间是物理上限。但是，也有人认为会有更高维数物理。去思考，有益智力，因为只受到数学条件约束。
在物理上，多维有很多模型。理论上，维数不可以很高。为了解释，宇宙整体的有限无边的性质，必须引入多维，一般是四维时空（一对相对组成性质），也有一些其它有限可数的维数，可能在物理上成立的模型不多。去思考难度很大，因为要受到物理现象的约束。

以上是复制的，下面阐述一下自己的观点：

都说时间是第四维，一维是点，二维是线，三维是高（面算什么？），那么，一维、二维难道就没有时间这个概念吗？只有所谓的三维、四维或多维空间才会有时间吗？
时间到底算不算一维，真的很难定论。一个四维空间内，有一维、二维、三维，这些东西有生物，也有无生命体，为什么生物跟无生命体的时间性质不同呢？
排除外在因素，如果一个人乘坐可以达到光速的飞船，与时间平行，那么人的时间观念会停止吗？只是身体的停止，还是思想的停止？飞船作为一个跟人一样的三维物体，又会有怎样的变化？到时候没有了时间这个概念，算是处在几维？缺少了时间的空间是什么？你会说时间只是静止，不是不存在。那么时间停止了，还有意义吗？还叫做时间吗？如果再加速，超过光速，会怎么样？进入五维空间？没有了时间，何来的五维空间？（会不会返老还童啊）
都说三维空间，四维空间，那么一维、二维算不算是空间？上一维可以包含下一维，这就好比二里包含一，三里包含二一样，因为一二是三的基础，那么从数学角度讲（其实不能这么讲，因为这里的2、3代表1），1+1+1=3，1+2也等于3，假设一是一维，是点，二是二维，是线，如果三个点相加，会成为线。但是从另一个角度讲，它也算是高。一个正方体，你说那是长那是高？一条线横着叫做长，如果竖起来是不是就有了高度？
再说1+2，一个点与一条线。线与线组成面，那只是在平铺的情况下，如果是相交呢？难道重合了吗？面与面如果平铺，当然还是面；但是如果叠加呢？不也就成为一个三维立体了么？就像书，一张纸是一个面，但是很多张纸叠加，就有了立体，这怎么解释？难道面与面叠加也会重合了？（面和高到底哪个是是第三维？）
如果时间也能算是一维，那么何来现在的三维、四维甚至多维空间？任何事物发展都需要时间，没有时间这一维，点、线、面、怎么构造空间？
还有一个问题，我们做3D图像，都是以平面为基础的。那么这个三维依托什么而存在？图像可以悬空，空间可以悬空，但是悬空的道理何在？那看不见的维是什么？
无维也应该算是一个概念，毕竟一个空间里可以什么都没有，包括时间。时间是依托空间存在的，而空间却可以不依托任何东西。一个空间里可以有很多东西，也可以什么都没有，没有一维、二维、三维、四维，那也是一个空间。不是一维、二维、三维、四维缔造空间，而是他们在空间之内。空间是无限的，空间里可以有空间，空间外也可以有空间。维可以缔造空间，空间里可以产生维。一个空间里会产生什么，谁也不知道。难道没有了维。就没有空间与时间了么？
时间和空间都是外在的，是相互的。
反过来讲，一个低维空间也可以包含一个多维空间。因为空间本身不是维，也不是维产生的。举个例子，如果地球算是四维空间（砖家都这么说，我们这个世界算上时间是四维空间，这里引用），外在的是五维空间，那么这个外在指的是什么？太阳系？银河系？还是整个宇宙？那么地球这个四维空间里难道就不会有五维空间或多维空间的存在吗？
再说一点，同维空间可以包含同维空间。这里跟上面的空间包含空间一样。在一个特定的空间内，比如三维空间，里面也可以包含一个三维空间，这是毋庸置疑的。一个大盒子难道不可以装下一个小盒子么？所以我认为砖家们说三维外面是四维，四维外面是五维或多维的说法持怀疑态度。
空间是实体还是空心？这个我不知道，我也想不出来。空间可以没有形状，但是质量……不应该叫质量，空间怎么会有质量。但是根据砖家们说的，多维构成空间，空间里又包含多维，到底这空间和维是怎么一回事？三维的点线面算是什么？砖家们开导开导我吧。空间如果可以是空的，那些维到哪里去了？如果空间不是空的，他的那些内部是怎么来的？
以上有一个误区，那就是维与空间的关系。如果时间算第四维，多维构成空间，那么是不是缺少时间就不存在空间？空间与时间的关系还真是难懂，时间本身也很难懂，空间也很难懂，索性不要懂了，睡觉吧，以上纯属瞎想，你们就当作扯淡，当做科幻，一笑了之，别放在心上，也没必要看不顺眼就找我理论，没必要。
线是一维的，参数是点
面是二维的，参数是线
体是三维的，参数是面
以此类推，以体为参数构成的空间就是四维空间，通常理解为时间
上面的参数应当是基础的意思，三维既是长宽高。
线面体怎么能跟时间一样算是维呢？照上面的说法，线构成面，是二维；面构成体，是三维；那么，难道体构成了时间？理论上，时间可有可无，会前进，也会倒退，那么思维算是什么？有了思维才有了时间这个概念，没有思想，时间也会存在，只是没有思维就意识不到而已。那么，我们的思想本身算不算是空间？算不算是维？或者我们的思想才是最终的多维？
不写了，真累。想的累，打字也累，睡觉觉了。。、
毕竟一个人的思想有限，还容易钻牛角尖，陷入死胡同，所以我说的都是废话，你们旁观者清，就当一个笑话，就表要跟我一般见识了。。、

回答2：

四维空间是什么？

回答3：

如果你知道哲学里面有分析哲学的话就会容易理解，当我们提出一个问题，我们不应立刻回答它，而应分析这个问题本身是否是正确的，问题里的词语是否表达正确。当你将四维和空间组成一个词语的时候，你是否想过什么是四维什么是空间，能否用四维来定义空间这个词？存在是什么？存在于客观世界还是我们人类用来认识世界的工具？

我的回答是：我们的宇宙空间合起来只有一个，几维空间就是我们用几个相互关联的变量来描述这个空间。

当我们用眼睛去看世界时，我们直观地确定一个物体某一点的空间位置可以用三个参数，只是三维；如果这个物体的位置是个变量，为了描述此物体前后位移，那么我们还应引进第四个参数时间，这就是四维；如果这个物体的大小是个变量，我们还引进长宽高甚至跟多的东西。其实四维五维甚至更多的维度都只是数学公式里面的东西，四维就是公式里有四个参数，五维就是公式里有五个参数，以此类推六维七维就可想而知了。

如果这些参数遵循一定的规律，我们可以将这一规律总结成一条公式，我们通过这条拥有几个变量的公式描述这个空间的物体就可以理解为我们用几维的思想来认识这个世界，我们看到了几维空间。

维数越多，我们对世界的描述认识也就越精确。

回答4：

如果用维度相似比的观点来解释,即"把一个D维的图形平均分成N个与整体相似的部分,那么整体与每个部分的相似比为r,则r^D=N",那么不仅存在4维空间,还存在无理数维度,最简单的例子就是谢尔宾斯基毛毯(D=1.2618)和谢尔宾斯基海绵(D=2.7268)

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