「四維空間」被德國數學家證明真實存在?它到底是什麼樣子呢?

人類的大腦是世界上最精密的儀器,雖然人類目前已經發展出核科技,但對于大腦的研究還停留在淺顯的認知階段,人們根本不知道大腦是怎麼思考的,大腦又是怎麼存儲記憶的,或許要想弄懂大腦到底是怎麼組成的,人類還要走很長的路。 大腦可以帶給人想象力,而想象力就能帶來創造力,人類的進步也是基于此。

人類靠著豐富的想象力,不斷的思考著各種問題,「四維空間」就是其中之一。大家都知道四維空間的理論是愛因斯坦的相對論作出的,但愛因斯坦相對論的又是因何而來,恐怕就很少有人知道了。其實, 相對論來自于一個德國數學家的猜想,這個德國數學家就是大名鼎鼎的黎曼。

黎曼和四維空間

四維空間的提出,是基于人類對世界的探索。自從人類誕生以來,人類就在不斷的尋找世界的真相,世界到底是什麼樣子的?這個問題一直困擾著人類。如今,人類站在無數的巨人肩膀上,已經對世界有了一些淺薄的認識,因此各種猜想就不斷被科學家提出。四維空間的猜想也應運而生。

雖然說四維空間屬于空間范疇,應該被歸類到物理學領域,但是提出四維空間概念并證實這個概念的人確是一個天才數學家,他就是黎曼。黎曼的名字我想大家并不陌生,困擾著數學界的世界難題——黎曼猜想,就是他提出的。不過我們今天討論的卻是他對物理學領域的貢獻,即證明了四維空間的存在。

黎曼為了證明四維空間,重新定義了一套幾何系統,我們稱之為黎曼幾何。在我們的世界中,我們常常會用簡單的長寬高三個維度去衡量一個幾何物品,但黎曼認為,數學不應該局限于三個維度,因為沒有人規定世界只有三個維度。

黎曼認為世界不是一個長寬高的世界,而是一個球體,這些在球體當中被我們定義出來的直線,并不是直線,而是圍繞著球體的曲線,這條線不是無限長,最多只能和球體的周長一樣長。

黎曼提出的思想,其實就是四維空間的思想,但是在當時,黎曼剛提出這個想法的時候,很多人并不認同,直到后來愛因斯坦在黎曼幾何的思想影響下,提出了著名的廣義相對論。

愛因斯坦認為,人們生活的空間不是平的,而是一個巨大的曲面,因此具有巨大重量的重物,能夠憑借著自身的引力,把宇宙的空間壓縮凹陷下去。

就像我們把球放到扯開的一塊布上,球會把布的中心壓得凹陷一樣。而這種想法剛好和現實世界存在的現象想吻合,例如地球外的隕石,由于本身有著初速度,因此在接近地球后會繞著地球軌道不斷做圍繞運動,最后才會掉到地球上。

四維空間的模樣

既然四維空間存在的話,那麼四維空間到底是什麼模樣的呢?關于這個問題,其實很難有確切的語言來描述,因為人類本身處在三維空間,只能感受到長寬高這三個維度,我們沒有額外的器官來感受四維空間,因此, 人類天然的就無法想象出四維空間是什麼樣子。而對于一個想都想不出來的東西,當然沒有語言去描繪了。

不過,這并不意味著我們對于四維空間的求知就到此結束了,因為我們還有另一種手段,那就是類比。從三維到四維既然難以想象出來,那麼從二維和三維的關系中來推出四維空間不就行了。

說道二維空間,大家都見過,一幅畫,一張圖片,就是二維,二維空間就是由點線面組成的空間。

設想一下,假如二維空間存在生物,他們的食物也應該是一維的點或者二維的線段,我們作為三維世界的生物,不僅能夠看到他們進食的過程,甚至能看到二維生物肚子里的食物。

按照這樣的思維來類比,我們大概就能推算出四維空間和三維空間有什麼樣的相似關系了。 首先,四維空間比三維空間維度更高,應該同三維到二維一樣,對于人類的任何一個部位都非常了解,甚至可以看透我們的身體。

進入四維空間會怎麼樣

雖然人類想象不到四維空間的樣子,但人們能夠推斷出,進入四維空間之后,人類的下場。這個結論我就先放到這里,人類進入四維空間一定會立刻死去。下面我們來說說原因。

首先,元素異常會除掉你。科學家認為,不同維度世界,他們的元素組成結構也是不同的。眾所周知,人類按照微觀構成來看,只不過是一個個原子的特殊結合,我們的身體之所以存在,就是因為這些原子結合之后具有一定的穩定性。

而如果我們去到四維空間,那麼這些原子的穩定性將會被改變,原子一旦變成其他結構,我們人體就會瞬間消失不見,原本組成身體的原子,就會跑過去組成其他物質了。

其次,結構空缺會除掉你。想象一下,在一張圖片中,有一只威風凜凜的老虎,如果我們把這只老虎從二維空間拿到三維空間,這張老虎一定會瞬間崩潰,因為它只有一個外表,沒有心臟,沒有血液等三維生物的必要生存結構。

同理,如果生存在三維世界的人類去到了四維空間,由于缺少了四維空間結構,我們也會立刻消逝,至于消逝之后變成什麼樣,沒有人知道。

04結語

人類要想知道的東西太多了,但人類的科技水平還很低下,就連對宇宙的探索都只能維持在有限的空間里,所以現在來討論四維空間還為時尚早。不過我們要對未來充滿信心,人類總會創造奇跡。


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