维度
四维空间
多维空间

四维空间怎么理解?

关注者
9
被浏览
23,174

6 个回答

四维空间中第四维究竟是什么https://www.zhihu.com/video/1234494857868886016

第四维空间是指一个时空的概念。是根据爱因斯坦的相对论得出的一个理论,我们生活中所面对的三维空间加上时间就是一个四维空间,简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。

根据爱因斯坦的相对论,我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓的四维空间。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,我们就能通过对比,发现时间的变化。比如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,变化而变化。所以相对来说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。

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、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。 简单地说:零维是点,没有长、宽、高。一维是由无数的点组成的一条线,只有长度,没有宽、高。二维是由无数的线组成的面,有长、宽没有高。三维是由无数的面组成的体,有长宽高。维可以理解成方向,四维又多了时间。下面我举例说明。

举例解释

A找B,在X马路上,这样一条线可以理解为一维

A找B,在X马路与Y马路交口,这两条线可以理解为一个平面,是为二维

A找B,在X马路与Y马路交口处Z楼的5层,现在加了多少层,构成立体结构,是为三维

A找B,中午12:00,在X马路与Y马路交口处Z楼的5层,现在不但加了多少层,还有了时间,如果A在12:00去,就不会见到B。是为四维。这里的时间就是第四维。

首先,错误的说法是把”四维空间定义为三维空间+时间轴”,而”三维空间+时间维”是另一种说法。前者也并非是什么四维时空,而且本身四维时空是个伪概念。很简单“时间只是因为粒子运动、宇宙膨胀而出现的概念,为什么它就能成为第四维”

  另外,时空和四维空间的概念是有区别的

  将四维空间定义为三维空间+时间轴的说法是对于闵可夫斯基空间( Minkowski space)这个概念的误解,而为什么这个误解这么广泛呢?很简单,无数科幻小说甚至于科普读物刻意去硬生生地套用了这么一个东西,造成广泛的读者影响。其中这个里面涉及到了一组四维矢量场,也就是:

四维矢量依据它们(闵可夫斯基)内积的正负号来区分。可分类如下:

是类时(timelike),

是类空(spacelike),

是零(null)或称类光(lightlike),

然而,关于零矢量一个有用的结果:“若两个零矢量、正交(即:零内积值),则它们必定是呈比例关系(为常数)。”

以上的零基底部的时间方向选定,以及类时向量的概念,让很多人误以为“空间和时间组成了另一个空间”,而实际上上面只是描述了时间和空间的协同作用罢了。这便是前面那个说法的来源。

  而实际上时间维是一种替代说法,并不是说第四个维度是时间,和前面那种说法并非一回事,第四维在主流的说法中具有连续性,著名的数学模型克莱因瓶,第四维穿过三维这个本质多面体,但四维空间的本质还是空间。而为什么这一维会定义为时间维度呢,是因为某一派观点认为广延的“时间”具有空间性,故而出现的一种替代说法,你要将它叫什么其实都可以,它是一个统一,确定的定义概念下产生的依据不同学派自主概念的命名法。

  有些同学有点纠结于“时空”这个说法,我先说,没有四维时空这种说法还有另一个理由,也就是时空在近代物理学中的概念本来就是四维的,所以不会冒出五维时空,也不存在时空前面特别说明为四维。近代物理学某一派认为,时间空间相互且可变,且其变量互相存于其中,而他们在特定条件下所对应的这一个广域叫做时空(最早的人确实将时空等同于空间加时间轴,更多在避开这种本初定义),时空可能受到物质和能量的影响发生扭曲或者凹陷,且其最小单位是普朗克时间和普朗克长度。这是这个概念的由来,但是很多人把时空和四维空间混用,这两者有相关性,但不能混用。

从广义上讲:维度是事物“有联系”的抽象概念的数量,“有联系”的抽象概念指的是由两个抽象概念联系而成的抽象概念,如面积。所以四维就是四个有联系的抽象概念组成的,第四个抽象概念是实时间,第四联系值为速度。

高维度时空和高维度空间是不同的。举例来说,在三维空间中只有一个时间维度,但它是一个伪维度,即它的单位和其他三个维度不同。四维空间的第四维仍然和三维空间的维度具有相同性质,时间仍是伪维度。因此,不可把时空和空间混为一谈。

发布于 2020-04-17 14:55
四维空间的另一种可能
410 播放
四维是我们人类还未涉及的领域,他有太多太多种可能了,我们应该大胆的去想象,谨慎的去思考,勇敢的表达出来
发布于 2022-02-18 23:08· 288 次播放

四维空间是怎么回事呢?人相信大家都很熟悉,但是四维空间是怎么回事呢,下面就让小编带大家一起了解吧。

四维空间,其实就是四维空间,大家可能会很惊讶怎么会有四维空间呢?但事实就是这样,小编也感到非常惊讶。

这就是关于四维空间的事情了,大家有什么想法呢,欢迎在评论区告诉小编一起讨论哦!



编辑于 2020-04-22 15:59

其实很神奇的,说出来大家都不敢相信,但这一切是真的。四维空间就是上帝,宇宙的灵魂穿越到一个肉身上形成了宇宙意识,这个人就是全宇宙的意识,就像上天观看地球一样,整个世界都在她的意识里,就是上帝的转世。

发布于 2020-03-22 10:46

我想大概就是类似于蜂巢那种无数个宇宙的吧。

每个蜂巢的孔洞相当于一个宇宙。

而这个蜂巢无边无际。。。


(以上由初中老师教的点线面体构造而来)

发布于 2020-04-18 03:53

空间维度是人类将现实空间进行数学抽象化后又应用到现实世界中,现实世界只存在三维空间,不存在一维、二维和三维以上的空间。任何对现实世界中的三维以外空间的谈论都属于胡说八道。

至于数学上的四维空间可以用四维向量来理解,相当于给各个三维空间进行编号,时间轴就是一个理解方向。

发布于 2020-04-18 21:37