解读四维空间，它与三维空间的区别是什么？
www.zhiqu.org 时间： 2024-06-17
简单说就是：四维空间比三维空间装得更多。有些人会把四维空间比作是妖魔鬼怪，认为四维空间很虚幻，我们很难想象四维空间到底是什么样子的。
但科学家并不这样认为，他们试图用四维（高维）空间诠释自然规律。
那么，到底什么是四维空间？
用数学语言描述就是，四条相互垂直的直线同时穿过一个点，组成的空间就是四维空间。
但显然，这种数学描述在我们看来是难以理解的，甚至是不靠谱的：数学早就告诉了我们，通过一个点只有三条相互垂直的直线，哪来的第四条呢？
我们无法想象第四条直线到底以何种方式存在，这很正常，因为如果第四条直线存在，肯定不在三维空间，而是另一个维度。就像一个二维生物（假设存在）很难想象一个点有三条相互垂直的直线一样。
简单讲就是，四维空间更多地体现在数学概念里，比较抽象。而我们需要的是具体的物理学描述。
下面就尽可能地猜测四维空间的某些特点。
第一，四维空间比三维空间具有更大的包容力，因为多出来一条维度。直白来说就是，四维空间比三维空间更大。
第二，在四维空间里，想要从某个地方去往另一个地方，有更多的轨迹方向可以选择。这就像我们所在的三维空间与二维空间的区别，从一个地方到另一个地方有更多的路径可以选择，而二维空间里只有一个路径。
同时，如果一个人在四维空间里运动，在三维空间里的我们看来，他会突然消失，然后在其他地方突然出现。
第三，在四维空间里，可以把三维空间进行折叠，轻松实现时空穿梭。这就像三维空间里的我们可以把一张纸折叠起来，实现虫洞效应一样。
四维空间里的物体到底是什么样子的呢？
简单说，就是一种叫做“超体”的东西，超立方体。在超立方体里，每一个面都相当于三维空间中的立方体。
以上只是对四维空间的一些猜测和想象。不过科学是非常严谨的学科，科学家需要的不仅仅是想象和猜测，更需要实证还有对科学发展的一些帮助。
而爱因斯坦把时间当成一个维度，引入了物理学界，就让物理学的发展焕然一新，这也启发了科学家们的思维：当在物理学中引入高维空间后，物理定理和大自然法则的描述变得更加容易，更加简单。
这也是为什么，如今的很多前沿物理论思想都是以高维空间为基础和前提的，因为在我们的三维空间里，很多大自然法则是无法兼容，甚至会出现相互矛盾的结果，比如广义相对论和量子力学。
而一旦把大自然法则放置在高维空间里，利用高维空间的超对称性，矛盾瞬间化解，完成统一。
科学家们追求的就是终极的大统一理论，而利用高维空间追寻大统一理论，看起来更为简单，也更加简洁！
~
#窦刚浅# 三维和四维分别是什么?它们有什么区别?
(13337884347)： 空间的概念对我们来说是熟悉的.我们生活的空间是包含在上下、前后、左右之中的.如果需要描述我们所处的空间中的某一位置,就需要用三个方向来表示,这个意思也...
#窦刚浅# 三维空间和四维空间有什么区别我在百科全书上看到我们生活的空间是四维空间,但我的同学说我们生活在三维空间问一下我们生活的空间是三维还是四维? - 作业帮
(13337884347)：[答案] 我们应该是生活四维(甚至更高维度)的时空中.四维除了包括我们平时常说的长宽高,还有时间.如果一个物体没有时间这一维度,也就是一瞬间的物体,自然不能存在,这对整个宇宙也一样.但这种四维的时空观应该算是比较老的理论了,现在还有...
#窦刚浅# 四维空间和三维空间有什么不同?
(13337884347)： 简单的说是加入了一个时间的概念.. 四维这个概念有两种,一种是数学的四维,一种是物理学空间的四维 实际上据相当一部分学者的理论推断,我们生活的宇宙空间应该是一个沉浸在七维空间里的六维空间
#窦刚浅# 三维空间和四维空间详细区别
(13337884347)： 四维比三维多了一维时间嘛.就是在三维xyz轴的空间基础上加上了时间轴.
#窦刚浅# 四维空间和三维空间的实质性区别是什么
(13337884347)： 最大的区别就是多了一维,也就是说该空间种表征位置的向量、坐标多出一维 而那一维并不一定是时间 同样,还可以扩展到n维空间
#窦刚浅# 四维空间跟三维空间有什么区别 -
(13337884347)： 三维空间(x,y,z)四维空间(x,y,z,t),不会发生什么变化,你现在就处于四维空间,非要说有怎样的变化,就是人随时间发生的些变化,比如人的生老病死这些了..
#窦刚浅# 三维空间.四维空间的区别
(13337884347)： 所谓多少维的定义就像你数学的坐标轴.二维可以用两条垂直的坐标轴来表示空间里的任意一个点,而三维就要用到三条互相垂直的坐标才能表示.目前我们认为我们的空间是三维加上时间.也就是三加一维.而四维空间则难以理解,因为没有人试过在四维空间里生活.就好像在三维空间里你被困在一个密封的盒子里,出不来,而在四维空间里你就能找到路出来.两者的区别在于定位所需的坐标轴,可以这样简单的理解.
#窦刚浅# 三维跟四维有什么区别?谢拉!
(13337884347)： 二维指的是长和宽,就是平面图像 三维指的是长、宽、高,就是立体图像 四维吗,就是三维再加上时间
#窦刚浅# 三维请解释一下什么意思?和4维有什么区别 -
(13337884347)： 三维是指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间系. 所谓三维,按大众理论来讲,只是人为规定的互相交错(垂直是一个很有特性的理解)的三个方向,用这个三维坐标,看起来可以把整个世界任意一点的位置确定下来.原来,三...
#窦刚浅# 什么是四维空间和三维有什么区别
(13337884347)： 四维比三维多了时间坐标,能确定任何事物在某一地点,某一时刻.
但科学家并不这样认为，他们试图用四维（高维）空间诠释自然规律。
那么，到底什么是四维空间？
用数学语言描述就是，四条相互垂直的直线同时穿过一个点，组成的空间就是四维空间。
但显然，这种数学描述在我们看来是难以理解的，甚至是不靠谱的：数学早就告诉了我们，通过一个点只有三条相互垂直的直线，哪来的第四条呢？
我们无法想象第四条直线到底以何种方式存在，这很正常，因为如果第四条直线存在，肯定不在三维空间，而是另一个维度。就像一个二维生物（假设存在）很难想象一个点有三条相互垂直的直线一样。
简单讲就是，四维空间更多地体现在数学概念里，比较抽象。而我们需要的是具体的物理学描述。
下面就尽可能地猜测四维空间的某些特点。
第一，四维空间比三维空间具有更大的包容力，因为多出来一条维度。直白来说就是，四维空间比三维空间更大。
第二，在四维空间里，想要从某个地方去往另一个地方，有更多的轨迹方向可以选择。这就像我们所在的三维空间与二维空间的区别，从一个地方到另一个地方有更多的路径可以选择，而二维空间里只有一个路径。
同时，如果一个人在四维空间里运动，在三维空间里的我们看来，他会突然消失，然后在其他地方突然出现。
第三，在四维空间里，可以把三维空间进行折叠，轻松实现时空穿梭。这就像三维空间里的我们可以把一张纸折叠起来，实现虫洞效应一样。
四维空间里的物体到底是什么样子的呢？
简单说，就是一种叫做“超体”的东西，超立方体。在超立方体里，每一个面都相当于三维空间中的立方体。
以上只是对四维空间的一些猜测和想象。不过科学是非常严谨的学科，科学家需要的不仅仅是想象和猜测，更需要实证还有对科学发展的一些帮助。
而爱因斯坦把时间当成一个维度，引入了物理学界，就让物理学的发展焕然一新，这也启发了科学家们的思维：当在物理学中引入高维空间后，物理定理和大自然法则的描述变得更加容易，更加简单。
这也是为什么，如今的很多前沿物理论思想都是以高维空间为基础和前提的，因为在我们的三维空间里，很多大自然法则是无法兼容，甚至会出现相互矛盾的结果，比如广义相对论和量子力学。
而一旦把大自然法则放置在高维空间里，利用高维空间的超对称性，矛盾瞬间化解，完成统一。
科学家们追求的就是终极的大统一理论，而利用高维空间追寻大统一理论，看起来更为简单，也更加简洁！
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