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为什么人类想象不出四维的空间?

 昵称11935121 2018-09-09

首席投资官评论员门宁:

人类是可以想象出四维空间的,已经有很多科普文章来介绍多维度的空间,但是大部分人仍然不理解四维空间。

我看到很多人的答案里仍然把时间作为一个空间维度,这点我是不认可的,时间与空间完全是两个概念,并不能混为一谈。大家愿意相信时间是第四个维度,只是因为时间是我们可以观察体会并计量的。因此在考虑空间维度时,第一个想要加上的就是时间。

但为什么我不认可,需要看接下来的分析。

我们衡量空间的尺度,有距离、面积、体积,这几个词刚好是用来形容一二三维空间。

一维

一维空间只是一条线,线上只可以向前和向后,这条线可以是直的,也可以是弯的,甚至可以是螺旋的,但是无论什么形状,处在这个空间上的物体只能向前或者向后移动。

比如从A点到B点,只能沿着这条虚线走完(想想一下蚊香燃烧),不可能绕过中间的线到达B点。

二维

二维空间是一个平面,是在一维空间基础上增加了一个维度,仍然是从A点运动到B点,物体运动不必局限在原来的那条线上,而是可以通过其他路径(如CDEF)到达。

我们回到一维空间看这个问题,假如有人站在AB点中间,A点有一只小狗,小狗沿着二维空间的C线到达了B点,这个人会吓傻了,因为他看到的会是小狗从A点消失了,然后到达了B点,实现了空间上的穿越。

判断一个空间是否维度更高,就是看这个空间能否较低维空间实现穿越。

三维

理解了一维空间到二维空间的变化,就可以理解二维空间到三维空间的变化。三维空间无非就是在平面上加了一个高的概念,在二维空间物体只能贴着平面运动,到了三维空间就可以跳了。

三维空间是我们生活的空间,大家不用想象就能理解。

四维

四维空间相对于三维空间,又多了一个维度,但这个维度不可能是时间、温度、密度等等我们日常生活中使用的尺度,因为我们通过这些都不能实现在三维空间的穿越。

想象一个,一个人可能沿着时间从你背后消失,到达你面前吗?这是不可能的。

四维空间是在三维空间的基础上,又开辟了一条路径,可以绕过我们熟悉的三维空间,实现在三维空间的不连续移动。

我帮大家描绘一种场景来理解这个问题:平时大家上班,可以选择步行、公交、开车等方式。突然有一天打开门的时候,发现门外是一个完全没有见过的地方,你出后们走了几步到达另一个门,一打开门发现是单位。你并没有在原来的世界中移动,而是通过一个新的空间,实现了在三维世界中家到单位的转移。

你生活的三维世界,加上那个完全没见过的地方,就是四维空间。

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