为什么人类无法画出四维空间?
四维、三维、二维、一维这些名词最多的还是在网上看到的,我曾经对于那些解释也比较相信,但感觉又经不起进一步推敲,借着这个机会正好说说自己的看法。
时间属于维度吗?
这个可以肯定的说,时间不属于纬度,四维空间并不是三维+时间轴组成,也不要把四维空间和数学中四维模型相混淆,时间是什么?时间只是人们虚拟出来的一种计量方式,用来表述物体的运动,也就是说,如果整个宇宙包括原子都是静止的,那么时间就是静止的,时间是由物质运动所产生,因此时间旅行是不可能实现。
这里要补充一点回到过去,是不可能的,但是有可能会到达未来,因为时间是由运动产生,物体的相对速度不同,如果相对速度差别很大,那么他们所经历的时间就会相对不同,运动慢的物体时间就会过得比较快,运动快的时间就会过得比较慢,因此运动快的相对于运动慢的就好像是穿越到了未来,这其实就是爱因斯坦相对论。既然时间是不可以回到过去,一直向前,所以就不可能是四维空间的一个维度。反过来说如果是四维空间的一个维度,那么肯定是可以回到过去的,就像你可以向前走也可以向后走,所以长度是一个维度。
空间只有三维,没有其它维度
一个点、一条直线、一个平面都是三维的,根本不存在零维、一维、二维,因为构成物质的粒子是三维的,你在一张纸上画一个点、一条线,包括这张纸都是由基本的粒子构成,当然是三维的了,人只能看到平面的东西,但是可以在大脑中将平面东西转变为三维,按照这个规律,如果人类要发现四维空间,就必须直接观察到三维,而且还要取决于人类的大脑能否将三维转化为四维。
就像色盲无法看清颜色一样,这是由于身体机能的限制,同样受制于身体机能的限制,人类只能观测到所谓的二维图像,无法观测到三维立体,所以人类是永远都无法想象出四维空间的,就像画鬼容易画人难,去虚构一个大家都没见过的东西显而易见是容易的,这也是网上有很多四维空间想象图的原因。
为什么人类无法画出四维空间?
2018-06-29
通常情况下人们的理解是“四维时空”。注意此处我的表述是“时空”,而非时间和空间。准确的来说是闵可夫斯基空间~
在讨论时空之前我们先来看看另一个理解“四空间维度”,这个是人们经常和之前那个理解搞混的,事实上这里的四个维度都是空间维度,如果你要加上时间,不管是牛顿经典时空观下的时间轴还是相对论时间轴,这个空间就不能叫做“四维空间”了,应该叫“五维时空”了。
而所谓的四空间维度解释,各位可能都见过超立方体的动图了,而我在这里想要说明的是维度的定义:空间中最大线性无关组的向量个数。另一个等价的方法是最多多少两两垂直的向量~
那么这种四维空间能不能画出来呢?完全可以!只不过画出来的结果很难理解:你需要把四维实体映射到三维当中,然后用三维的二维映射表现四维实体~中间少了两个维度,当然比平时只少了一个维度少了不少信息量,况且我们并不具备直接观测第四维的能力,没有经验肯定难以想象!
而前者?看你画不画时间轴了~
2019-01-18
人类无法画出四维空间这种说法有点片面,因为四维空间大部分人肯定是无法理解的,但不排除有人会理解。我们目前认为的四维空间是我们生存的三维空间+时间,我们用肉眼是无法直接观测四维空间的,那么,就算能画出四维空间也是看不到的。
有种描绘空间维度的假想,假设一张纸上存在着一种二维的生物,它只能在二维的平面内运动,用一个框将其框住,它将无法逃脱,也不能选择从上方逃脱,因为它不能想象并描述出真实的三维空间,因为它无法进入三维空间,真实的三维空间是什么样它是无法得知的。
对于我们人类来说,三维空间我们可以用二维的绘画来描述,如果用二维绘画来描述四维空间,其中差了两个维度,这就好比画一条直线(一维空间)来描述三维空间,怎么做到呢?反正我也想象不出来。人类作为三维空间的生物,增加一个空间维度,其实很难理解,从维度的角度来说,维度就是描述一个点所需的最小坐标数,如果我们要描述一个四维空间的物体,那么问题来了:第4个维度该表示什么?
我们并不知道它丈量的到底是什么量,同样的,任何n维生物在试图想象n+1维空间时都会遇到相同的问题。但通过投影是可以画出四维图形的,比如超立方体:一个顶点连着4条柱。我们的宇宙可能高达11个维度,因此要弄清楚宇宙的全部奥秘,估计人类要自己先有所进化。
看过很多科幻电路,有时候总会脑补,万一人类进入了第四维空间,掌握了所谓的时间奥秘,又会是一番什么样的景象。但是就目前的科技而言,虽然人类已经提出了宇宙当中存在的11个维度,但是人类对于三维宇宙的探索还处于起步阶段,更别说对四维宇宙进发。但是如果人可以画出四维空间。是否意味着人已经对他们足够了解?
我们都知道要建造一个庞大的工程就必须做出设计图,那么人类如果想要彻底的了解四维空间,是不是也需要提前打好草稿?根据目前公认的看法,四维空间就是三维空间再加上时间的结合。在这个空间里边,人类可以看到时间的未来和过去,从而选择进入哪一个时空片段。这就是我们电影中看到的各种回到过去和穿越未来的情节。
人类为什么没有办法进入四维空间或者甚至感受不到四维空间的存在,就是因为我们的杆子里边长宽高这种立体型的东西是可以被我们认识的,我们的肉眼不仅可以看到手,也可以摸到他们。也正是因为这样的回馈,我们才可以描述我们现在的世界,同时也可以加深对他的理解。正是出于理解,人类才在现在的三维世界里边发展成现在这个样子。
而当把我们放到四维空间里边,首先第1点人类就要面临的,就是是否能够停住时间的诱惑。大家肯定都听过这句话,世界上唯一没有的药就是后悔药。所以一旦人类可以掌握时间,那是否意味着每个人都可以拥有完美的人生在四维空间里面的生物,是否就可以忽视各种因果定律。因为一旦他们发现做错,就可以重新回到时间的起点进行修改,这其实存在着很大的悖论,我们没有办法理解这件事情,更别说去探索它了。