从1度到11度的空间是什么,谁给解释解释啊? 从1度到11度的空间是什么,谁给解释解释啊?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-01
很小的时候,我就喜欢读科幻小说,对那些宇宙啊,外星人啊什么的特感兴趣,听到霍金,凡尔纳这些人的名字就两眼放光。那时候,很多文章都喜欢和空间,多维什么的扯上关系,玄乎啊,经常看得我一愣一愣的,不过当时还小,也没有仔细多想。

后来上了中学,学习了基本数学,知道了一些东西,比如点,线,面的关系。这个,算是空间维度的原始解释吧,那就是,某种描述事物的名词。从这里,就可以引申出不同维数代表的不同意义。再到后来,开始搞计算机了,也就对这些东西都淡忘了。直到去年看了刘慈欣的三体,硬是在小说末尾添加了对维度的描述,让我发现,原来到现在,作家们也不会放过这个永远不会变成冷饭的玩意。前段时间在看“什么是数学”,里面有一段很有趣的对维数的描述,才勾起我对这玩意的一点记忆。

先从最简单的初中概念谈起吧。比如我们说点,那就是0维。或者,描述更严密一些,就是一个点,或者任何有限点集,都是0维。一些科普文章说,0维就是什么都没有,完全不准确,明明有点啊,哪能什么都没有,就算是真正意义上的点,什么都不包含的纯粹的点,那也是点呗,点是实际存在的。还有的文章说它是奇点,甚至用“黑洞”来解释它,这更不准确了,首先奇点不见得是0维的,其次奇点物质能级无限大,而普通点根本不具有这个特性(当然0维事物能够成为黑洞,只要它有足够质量)。所以,咱们没必要绕这么多概念。更严密的反驳,后面会写到。

然后是一维,这个好说,在我们的世界里,一维就是一条线,一条无限长的,能够容纳无限个点的线。一维所表征的特征呢,就是长度。继续想象,假设我们把这条线多赋予一个特征,那就是无线延伸的宽度,那么就变成了面,也就是二维。同理可知,加一个高度,就成三维了。

说道这里,似乎都是理所当然的事情。初中就知道的东西,拿来重复干嘛。问题在于,我们以上的定义,都是基于“常识”,或者说是“显而易见”的现象,而不是严密而明确的定义。比如我现在问你,数轴上,有理数表示的全体点集,是什么维数?有理数集是稠密的,所以,可能是和直线一样是一维的;但换一个角度想,任何一对有理点之间都有无理点,这不和任意两点间的有无理点的有限点集差不多么?

所以,我们需要试着去观察一些更深入的性质。

1912年,庞加莱提出了这样一个定义:首先我们看,直线是一维的,因为我们可以通过剪开它的一个点(零维),使其上任意两点分开;而平面是二维的,因为要分开平面上的一对点,我们必须切开整条一维的闭曲线;同理,来到三维空间,我们必须切开一个面,才能分开立体空间中的一对点。

以数学语言来归纳,就是,一个空间,如果通过去掉一个(n-1)维的子集的办法,能把它的任意两点分开;而去掉较低维德子集时,不一定能做到,就称这个空间是N维的。

然后我们回过头来,看看网上那些科普文章对于零维的错误描述。我们说,任何有限点集都有这样一个性质,每一点都能被包围在一个任意小的空间区域内,且使区域边界上不包含该集合的点。换句话说,零维不等于“什么都没有”,你能用什么区域来包含“什么都没有”?严格上讲,“什么都没有”有维度,那是-1维。所以0维的严密定义应该是:

一个点集S,如果它不是-1维的(至少有一个点),S每一点都能被包围在一个任意小的空间区域内,且使区域边界上不包含该集合的点(也就是区域边界和S交集是-1维),那么称S是0维。

按照这个思路往下走,定义就很顺利成章了:一个点集S,如果它不是0维和-1维的,S每一点都能被包围在一个任意小的空间区域内,且区域边界和S交集是0维,那么称S是1维。2,3,4,5,6…….维的定义可以顺推。

说到这里,似乎一切都迎刃而解了,我们有感性的对维度的认识,也有理性的对维度的分析,数学上,维度的概念得到了完美的归纳。

可惜这只是数学上。数学上对维的定义,集中在集的维数,或者说是空间的维数,的理论表达。而无论是科幻小说,还是科技新闻,我们平时生活中接触的N维,已经不仅仅限于“空间”的范围了。因为纯空间的描述,是无法揭示我们这个世界的现象的,人们开始引入新的度量,来试图诠释真实世界中更高维的空间,这就是时间。

时间和空间,本质上是两个完全不同的东西,但是却不得不因为需要描述事物时间的关系而建立起将两者混用的“完美坐标系”。怎么来理解这个“混用”中的“完全不同”呢?我想,时间旅行——虽然被大部分当代物理学家认为是不可能的——也许是最容易让人理解的东西。

举个例子,传统意义上,我们周围的空间有三维(上下,前后,左右)。我们可以往这三维任意移动(可以借助现有工具),没有问题,只是比如你一直沿某一维走,过了一段时间,你都不会停在原地点,换句话说,你的空间坐标肯定会变化。在这个时候,时间和空间是紧密联系的,时间的变化和空间变化是一致的。

而当我们提到“时间旅行”时——请注意,我举例子,不代表我肯定其存在性——一切都变了。假如我们现在在某个空间位置A,通过时间旅行,我们可以在沿着一个方向运动一段时间后,回到这个位置A。更玄乎的,是我们可以在更早的某个时刻点,回到这个相同的位置。通过空间虫洞。

霍金一直以量子力学效应为武器,来扑灭所有时间旅行幻想家的希望,在这里,我也不想对这个问题有太多见解,直接看宇宙简史似乎更为科学一些。上面一段的目的,是想告诉各位两个性质:

1 在物理学上,引入时间当作第四维
2 时间只能超某个方向前进,没有负向运动。

好了,到这里,大家都应该明白,数学上维度的定义,已经不能解释物理上的维度了。当然,物理上所有高维的概念,都是通过严密的数学推导,只是对于非物理专业人士来讲,不需要,也很难理解这个具体的推导过程了。

解释高维时空,对于三维空间中的人们来说,总是很困难的。就比如生活在二维平面世界的生命,它们的世界里只有长和宽,根本无法理解第三维——“高” 这一维。因此,它们对三维世界的感知只限于三维物体在平面世界的投影,或者三维物体与平面世界的接触面,用二维的眼光来打量这些面,永远不可能将它们拼成一个三维整体。

所以最后,我想用一个二维平面的例子,来解释时间这个第四维度,对我们三维空间的影响。假设,我们有一个二维的弯曲空间,上面有一群二维的人居住。然后,这个弯曲平面上有AB两个点,我们可爱的二维人儿们呀,想从A点走到B点,问,怎么走最快?

小学生们纷纷举手回答:两点之间直线距离最短。

正确。但是我们继续想象,假设这个平面上有两个小坑(二维平面可以有无数小坑),分别刚好就在A和B两个位置。因为某个原因,它们越来越深,越来越深(想象水井),不仅深了,还朝着对方弯曲,最后,极限情况下,碰到了一起。这就是二维空间的“虫洞”。此时,平面上的人,就有两种选择了,一种是笔直按一个方向从A走向B,一种是通过“外面的空间”,虫洞,从A走向B。而当平面是类似于U这样弯曲的时候,很明显,虫洞,这个外部的空间,提供了一条超级捷径给二维人们,这是一条在他们自己空间中永远也找不到的捷径。

人类所幻想的时间机器,利用的就是这个“外面的空间”。

一:零维,一维,二维,三维。
零维度空间是一个点,无限小的点,不占任何空间,点就是零维空间。当无数点集合排列之后,形成了线,直线就是一维空间,无数的线构成了一个平面,平面就是二维空间。无数的平面并列构成了三维空间,也就是立体的空间
二:第四维:时间
三维的世界是静止的,当三维世界以时间为基准发生变化时,四维空间就产生了,如果把时间看作一根轴线,则这个轴线上的任意一个点,都是一个三维空间,也就是说无数个三维空间依据时间轴线集合,构成了四维空间。
在四维空间中,时间呈线性进行,虽然未来不可预测,但源头只有一个,将来也只有一个,不管下一秒将发生什么,即将发生的未来只有一个。
同样,忽略了三维属性后,我们将会发现,任意一个四维物体在时间轴上都表现为一条线段。
三:时间平面
假设无数的时间轴线集合起来,会构成什么呢?
一个时间平面。这个时间平面就是五维空间,它是由无数个四维空间根据某一轴线集合而成的。
但是,请不要问我这条轴线的标准是什么,因为我是一个四维的生命体,我无法为一个我根本观察不到的现象制订标准。
但是我们可以想象,一个五维空间的物体,应该是跨越不同时间轴线的。在任意一个时间轴线上,你只能观察到它的一部分。
四:时间轴线间的跳跃。
假设说一个四维生命体想要跳跃到其他时间轴线上,那么它就必须先成为一个五维的生命体,很显然,在跳跃的过程中,它会同时出现在两条时间轴线上,这时它已符合了五维生命体的要求。
这个事实用另一句话来表述就是:在四维空间中,时间是线性的,方向和进程不可改变。只有在五维空间中,你可以改变时间的方向和进程。
所以:与其说你改变了历史,不如说你改变了自己当前所处的时间轴线。
五:无限与永恒
虽然人类可以想象出无限的概念,但是我们却无法看到五维世界是什么样子。
虽然人类可以明白永恒的概念,可我们却无法创造出一个永恒的事物。
虽然我可以构想出整个五维空间的模型,可我却不了解你,我的爱人,你现在在想些什么。
虽然我无法创造的永恒的事物,可是此刻,我对你的思念却成为了永恒。
一:零维,一维,二维,三维。
零维度空间是一个点,无限小的点,不占任何空间,点就是零维空间。当无数点集合排列之后,形成了线,直线就是一维空间,无数的线构成了一个平面,平面就是二维空间。无数的平面并列构成了三维空间,也就是立体的空间
二:第四维:时间
三维的世界是静止的,当三维世界以时间为基准发生变化时,四维空间就产生了,如果把时间看作一根轴线,则这个轴线上的任意一个点,都是一个三维空间,也就是说无数个三维空间依据时间轴线集合,构成了四维空间。
在四维空间中,时间呈线性进行,虽然未来不可预测,但源头只有一个,将来也只有一个,不管下一秒将发生什么,即将发生的未来只有一个。
同样,忽略了三维属性后,我们将会发现,任意一个四维物体在时间轴上都表现为一条线段。
三:时间平面
假设无数的时间轴线集合起来,会构成什么呢?
一个时间平面。这个时间平面就是五维空间,它是由无数个四维空间根据某一轴线集合而成的。
但是,请不要问我这条轴线的标准是什么,因为我是一个四维的生命体,我无法为一个我根本观察不到的现象制订标准。
但是我们可以想象,一个五维空间的物体,应该是跨越不同时间轴线的。在任意一个时间轴线上,你只能观察到它的一部分。
四:时间轴线间的跳跃。
假设说一个四维生命体想要跳跃到其他时间轴线上,那么它就必须先成为一个五维的生命体,很显然,在跳跃的过程中,它会同时出现在两条时间轴线上,这时它已符合了五维生命体的要求。
这个事实用另一句话来表述就是:在四维空间中,时间是线性的,方向和进程不可改变。只有在五维空间中,你可以改变时间的方向和进程。
所以:与其说你改变了历史,不如说你改变了自己当前所处的时间轴线。
五:无限与永恒
虽然人类可以想象出无限的概念,但是我们却无法看到五维世界是什么样子。
虽然人类可以明白永恒的概念,可我们却无法创造出一个永恒的事物。
虽然我可以构想出整个五维空间的模型,可我却不了解你,我的爱人,你现在在想些什么。
虽然我无法创造的永恒的事物,可是此刻,我对你的思念却成为了永恒

3维以上的空间我们不能直接感受到。

给你打个比方,如果你是平面画里面的人物,你必然不能察觉到另一个平面中的人物。而站在更高维度的我们则可以同时看到两个平面中的事物。

明白没?

4维空间的生物,可以轻松的观察3维空间我们所看不到的东西。

而低维度的则不能看到高维度的东西。

所以你提问的4维以上的空间如何描绘,事实上没有人能够描绘出来。因为你所指的4维空间本身也不能精确描绘出来(只知道3维坐标+时间坐标不算描绘,这是数学的方法)

什么是11度空间~

十一维空间  宇宙11维   根据90年代提出的M理论(超弦理论的一种),宇宙是11维的,由震动的平面构成的。在爱因斯坦那里,宇宙只是4维的(3维空间和1维时间),现代物理学则认为还有7维空间我们看不见。   科学家们对我们已认知的维与可能存在但未被认知的维之间的区别是如何解释的呢?他们打了一个比方:一只蚂蚁在一张纸上行走,它只能向右或向左,向前或向后走。对它来说高与低均无意义,这就是说,第3维的空间是存在的,但没有被蚂蚁所认识。同样,我们的世界是由4维构成的(3个空间维,1个时间维),但我们没有觉察到所有其他的维。   根据物理学家的看法还应该有7个维。尽管有这么多的维,但这些维是看不见的,它们自身卷在了一起,被称为压缩的维。为了弄清这种看法,让我们再以蚂蚁为例展开我们的想像。我们可以设想一下,将蚂蚁在上面行走的那张纸卷起来,直到卷成一个圆筒形。如果蚂蚁沿着的纸壁走,最后它又会回到出发点,这就是压缩维的一个例子。如果能沿着著名的麦比乌斯带走,也会发生上述现象,当然,它是3维的,但如果沿着它走过,总是会回到出发点的。麦比乌斯带从维的角度讲是压缩的,按照物理学它有3个维,但谁在上面行走,都只能认知人一个维。如果蚂蚁不是沿着纸筒弯曲的壁行走,它就永远不会返回到原出发点。这就是2维(或者说被我们所感知的那种维)的例子,沿着它一直走,就不可能返回到原来的出发点。   超弦理论的十维空间之后,推出了十一维空间的超膜理论。  在九八年二月的‘美国科学’上,有一篇介绍M理论的文章。The theory of M: M stands for magic, mystery or member 。讲了统一场论的最新进展。一个粒子不但有电荷的相吸,还有磁场的相互作用。两者的统一构成引力。我们一直以为影响无限小的粒子的因素与影响着地球般大小的星球的因素是不同的。因为过去的所有理论难以用于同时解释粒子和星球的运动。也难以解释引力的形成。而M理论则正是一种正在形成的可以解释从无限小的粒子到无限大的宇宙的统一场地论学说。文章中说这个理论为近年来越来越多的实验所证实,可能是继相对论以来,本世纪最伟大的物理学理论之一。据说在超弦理论的研究中,发现十维空间还有理论漏洞,新的膜理论就再在超弦的线上展拓成超膜,以十一层空间来解释宇宙。而只有其中四维空间可为人类所感觉,其余的感觉不到的空间,就如声波和光谱一样,我们人类听不到的超声波和也看不到红外线,却不因我们的不能察觉而就可认为根不存在。正是在更高的空间里,物体的电场和磁场相互作用形成万有引力。也只有引入更多的空间才可以解释为什么分子的结构有左旋和右旋的向性不同。 而宇宙的许多自然之谜如黑洞、超自然力、意志力、时空通道等,以更多空间的理论才有可能存在和解释。

有点玄


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(18225232775): 0度空间是什么也没有:没有电,没有谁,没有食物......1、2度空间就像是一张纸一样,属于平面空间.3度空间就是我们现在的生活,立体的.4度空间是加上时间轴的维度(Dimension)

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(18225232775): 其实这真的不太清楚!胡乱说说,零度空间大概就像宇宙大爆炸之前一样,什么都没有!三度就是我们的社会,四度加上时间!5度加上思维空间,等等!现在科学家最多提出11维空间!但实在弄不明白!

#赏梁霞# 我要1 - 11维空间所分别指什么 -
(18225232775): 我把``4维空间比成录象带```如过单是3维的那就是指 时间和空间分离时的竟象``就想带子按了II 4惟的话就使3维空间有了“灵魂”在时间尺度上`4维是可逆空间`(底速运动的我们无感觉到4维)``可息我们活在3维里,但我相信人类的科伎可发张到任时到应用``多维空间的水平`模拟时空计术` 如过4维以上`是什么```我想可能是前4维在其各元素上 不确定的谁机的组合`(又是有一定条件的组合)1到11 都是线性空间``应该还有非线信空间``我们的宇宙(也许不是数量上只有1个)是够成这些空间的愿材料. 我觉得越高维的空间```相对于我们3维空间来说 越混乱``!注:纯属猜想,欢迎喷击.

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(18225232775): 就是平面

#赏梁霞# 三度空间、二度空间、四维空间、高层空间、四维空间是什么意思?
(18225232775): 点是组成空间的基本单位.点动成线(一维)线动成面,(二维),面动成体(三维),物体(三维)再运动,就产生了时间,时间就是第四维,实际上,时间的流逝,会与物体运动速度,物体受到的引力有关,时间流逝就是四维坐标改变的表现.运动是宇宙中普遍的现象,所以即使你睡觉,你也在动,时间会流逝.其实,五维不但存在,甚至是六维,七维......宇宙有十一维.五维从理论上说,就是许多时间组成的,也就是俗称的时空隧道.具体的你可以取百度百科,查找关于多维空间的资料.

#赏梁霞# 天气预报零下1到10度该怎样理解?我问过好几个人他们的解释是 - 1
(18225232775): 主要还是看报告的时间了 如果是晚上预报的,先预报最低温度,再预报第二天的最高温度,那就是说,最低温度,-1度,最高温度10度 如果预报的是第二天的温度,就是先报最高温度,再预报晚上的最低温度,那就是“最高温度 -1度,最低温度 -10度 要根据具体情况理解

#赏梁霞# 宇宙由十一个维度构成? -
(18225232775): 宇宙由十一个维度构成 这么给你说吧这个肯定只是推测,以目前的技术无论如何也证明不了. 而你说的时间那个 确实 根据爱因斯坦的相对论,时间确实会发生变慢、扭曲或停止. 比如靠近一个极高密度的天体 时间就会变慢. 或者当你以接近光速飞行时 时间也会变慢.

#赏梁霞# 什么叫0度空间?是什么概念
(18225232775): 零度空间就是一个点.没有体积,没有面积,没有长度.相应的一度空间就是一条直线;二度空间就是一个平面;三度空间就是立体空间.我们生活在三度空间.这里的“度”有时也叫“维”. 现在我们生活的是3维空间,即长、宽、高,可以...