三维世界和四维世界的区别(三维和四维世界是什么意思)
簡(jiǎn)單說(shuō)就是:四維空間比三維空間裝得更多。有些人會(huì)把四維空間比作是妖魔鬼怪,認(rèn)為四維空間很虛幻,我們很難想象四維空間到底是什么樣子的。但科學(xué)家試圖用四維(高維)空間詮釋自然規(guī)律。
簡(jiǎn)單說(shuō)就是:四維空間比三維空間裝得更多。有些人會(huì)把四維空間比作是妖魔鬼怪,認(rèn)為四維空間很虛幻,我們很難想象四維空間到底是什么樣子的。
但科學(xué)家并不這樣認(rèn)為,他們?cè)噲D用四維(高維)空間詮釋自然規(guī)律。
那么,到底什么是四維空間?
用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述就是,四條相互垂直的直線同時(shí)穿過(guò)一個(gè)點(diǎn),組成的空間就是四維空間。
但顯然,這種數(shù)學(xué)描述在我們看來(lái)是難以理解的,甚至是不靠譜的:數(shù)學(xué)早就告訴了我們,通過(guò)一個(gè)點(diǎn)只有三條相互垂直的直線,哪來(lái)的第四條呢?
我們無(wú)法想象第四條直線到底以何種方式存在,這很正常,因?yàn)槿绻谒臈l直線存在,肯定不在三維空間,而是另一個(gè)維度。
就像一個(gè)二維生物(假設(shè)存在)很難想象一個(gè)點(diǎn)有三條相互垂直的直線一樣。
簡(jiǎn)單講就是,四維空間更多地體現(xiàn)在數(shù)學(xué)概念里,比較抽象。而我們需要的是具體的物理學(xué)描述。
下面就盡可能地猜測(cè)四維空間的某些特點(diǎn)。
第一,四維空間比三維空間具有更大的包容力,因?yàn)槎喑鰜?lái)一條維度。直白來(lái)說(shuō)就是,四維空間比三維空間更大。
第二,在四維空間里,想要從某個(gè)地方去往另一個(gè)地方,有更多的軌跡方向可以選擇。
這就像我們所在的三維空間與二維空間的區(qū)別,從一個(gè)地方到另一個(gè)地方有更多的路徑可以選擇,而二維空間里只有一個(gè)路徑。
同時(shí),如果一個(gè)人在四維空間里運(yùn)動(dòng),在三維空間里的我們看來(lái),他會(huì)突然消失,然后在其他地方突然出現(xiàn)。
第三,在四維空間里,可以把三維空間進(jìn)行折疊,輕松實(shí)現(xiàn)時(shí)空穿梭。這就像三維空間里的我們可以把一張紙折疊起來(lái),實(shí)現(xiàn)蟲(chóng)洞效應(yīng)一樣。
四維空間里的物體到底是什么樣子的呢?
簡(jiǎn)單說(shuō),就是一種叫做“超體”的東西,超立方體。在超立方體里,每一個(gè)面都相當(dāng)于三維空間中的立方體。
以上只是對(duì)四維空間的一些猜測(cè)和想象。不過(guò)科學(xué)是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科,科學(xué)家需要的不僅僅是想象和猜測(cè),更需要實(shí)證還有對(duì)科學(xué)發(fā)展的一些幫助。
而愛(ài)因斯坦把時(shí)間當(dāng)成一個(gè)維度,引入了物理學(xué)界,就讓物理學(xué)的發(fā)展煥然一新,這也啟發(fā)了科學(xué)家們的思維:當(dāng)在物理學(xué)中引入高維空間后,物理定理和大自然法則的描述變得更加容易,更加簡(jiǎn)單。
這也是為什么,如今的很多前沿物理論思想都是以高維空間為基礎(chǔ)和前提的,因?yàn)樵谖覀兊娜S空間里,很多大自然法則是無(wú)法兼容,甚至?xí)霈F(xiàn)相互矛盾的結(jié)果,比如廣義相對(duì)論和量子力學(xué)。
而一旦把大自然法則放置在高維空間里,利用高維空間的超對(duì)稱性,矛盾瞬間化解,完成統(tǒng)一。
科學(xué)家們追求的就是終極的大統(tǒng)一理論,而利用高維空間追尋大統(tǒng)一理論,看起來(lái)更為簡(jiǎn)單,也更加簡(jiǎn)潔!
總結(jié)
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