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四维空间与四维时空有什麼分别?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/17 02:39:18
四维空间与四维时空有什麼分别?
那如果三维空间变成四维空间会怎麼样?
四维时空变成五维时空会怎麼样呢?
更高维次的空间与时空是否只是一个理论,而不是已证实的?
我们周围的空间有3个维(上下,前后,左右).我们可以往上下、东南西北移动,其他方向的移动只需用3个三维空间轴来表示.向下移就等于负方向地向上移,向西北移就只是向西和向北移的混合.

在物理学上时间是第四维,与三个空间维不同的是,它只有一个,而且对于目前的人类科技来说,它只会往一方向前进.
根据90年代提出的M理论(超弦理论的一种),宇宙是十一维的,由震动的平面构成的.在爱因斯坦那里,宇宙只是四维的(三维空间和一维时间),现代物理学则认为还有七维空间我们看不见.

这里有一个科学寓言来帮助我们理解高维与低维的区别:
有个射击运动员在例行训练,在标靶表面上生活的一种二维生物中的科学家观察到他们的世界每隔一定时间段,就会出现一个洞.他宣布了这个物理定律.整个上午,射击运动员都在射击,对于标靶生物来说,这是很长的历史时期,他们认为他们的科学家是正确的.遗憾的是下午射击运动员或是吃饭去了,或是把他们的世界(标靶)扔到了垃圾桶,洞再也没出现过.标靶生物于是认定那个科学家是个骗子,他们愤怒了,把科学家扔进了标靶国的垃圾桶,连同每隔一定时间必定会出现一个洞的理论.


所以,对于高维生物来说,低维世界是完全透明的,一眼即可看透,没有任何内部结构.而低维生物只能观察到高维物体在低维空间的投影,前提是高维物体在低维空间有投影.比如子弹放在弹匣里,标靶生物是观察不到的,但它确实存在,只是没有接触标靶或在上面没有投下阴影.
所以说高维生物比低维生物要“高级”得多,他们可以瞬间出现在我们世界的任何角落(当然只是投影),可以直接破坏我们世界任何物体的内部(就好像射手打靶).它们比孙悟空要神通广大得多.

对于大尺度的四维乃至更高维空间,受限于我们自身为三维生物的原因,我们是无法观察的,也没有确凿的证据表明观测了到高维空间对三维空间的投影.所以是否存在大尺度的高维空间目前还无法证实.