什么是四维空间?

四维空间是一个时空的概念。四维时空,又叫闵可夫斯基空间,是三维空间加上一个时间维度。时间维度和空间维度是不同类型的维度。如果三维空间多了一个维度成为四维空间,外加一个时间维度,就成了五维时空了。至于n维时空,也是这样理解的。

四维空间特点

维度又称为维数,在数学中是独立参数的数目,在物理学中则是独立的时空坐标的数目。维度不一定是正整数。在19世纪,数学家们发现了分形,并借此创立了一种分数维度。在分形几何中,许多物体的维度都不是整数,而是分数。

曲线虽然是一维图形,但曲线只能被嵌入二维空间及三维空间中。曲面虽然是二维图形,但只能被嵌入三维空间中。对此,如果引入分数维度,曲面就应该是维度介于2和3之间的几何图形。四维空间具有4个空间维度。在三维空间中,以笛卡尔空间直角坐标系为例,一个点的位置需要xyz三个坐标来描述。

四维空间是一个时空的概念。简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。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实数值的轴。

确定任何事物都需要四个坐标(空间的三个坐标和时间的一个坐标)的空间。

四维空间是三维空间和时间组成的整体。

三维空间其中任意一点的位置,由三个坐标便可确定,其中事物其实是相对静止的,而能够容纳生命的空间,至少是四维的。可以说,生命便是,能够感知、记录时间坐标的空间物质。

这个概念是根据任何物质都同时存在于空间和时间中,空间和时间不可分割而提出的。四维空间的几何学对相对论的广泛传播有重要作用。

一维是线,二维是面,三维是静态空间,四维是动态空间(因为有了时间),当然这只是一种说法,并

四维空间

不是说第四维就是时间。

在物理学中描述某一变化着的事件时所必须的变化的参数,这个参数就叫做维。几个参数就是几个维。比如描述“门”的位置就只需要角度,所以是一维的而不是二维。

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。

因为人的眼睛只能看到三维,所以四维以上很难解释。正如一个智力正常,先天只有一只眼睛,一只耳朵的人(这样就没有双眼效应,双耳效应),他就很难理解距离了,他很可能认为这个世界是2维的。

一个简单的说法:N维就是2个以上的N-1维物体垂直所形成的空间。

因为,人类只能理解3维,所以后面的维度可以通过数学理论构建,但要仔细理解就很难。在量子力学,仍在建立的弦理论,认为世界是11维的。(十维空间+一维时间)

四维空间是一个数学概念,四维空间的第四维指与x,y,z同一性质的空间维度。在物理学和数学中,可将n个数的序列理解为一个n维空间中的位置。当n=4时,所有这样的位置的集合就叫做四维空间。四维空间和人居住的三维空间不同,因为多了一个维度。四维空间也做“欧几里得四维空间”,是标准欧几里德空间。

通过一维、二维、三维空间的演变,人们提出了关于四维空间的一些猜想。尽管这些猜想现在并不能证明是正确的,但科学理论有很多是由猜想开始的。现今科学理论一般是基于现象总结规律,而关于四维空间的现象没有足够准确清晰的认识,或者看到了这种现象却并没有想到是四维空间引起的。

当然也可以定义点线面的拓扑空间为第四维、第五维、第六维以至第N维。这在数学公式推理推导中很容易实现,但现实很难对应和想像。

但一般人提到“四维空间”时,却经常会将其与爱因斯坦在相对论中提及的“四维时空”(叫做“闵可夫斯基空间”)相混淆。


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