文章
綜合推薦
奇聞趣事
熱點新聞
娛樂明星
生肖解析
情感百態
體育競技
萌寵樂園
星座课堂
心靈語錄
健身達人
動漫影音
科技遊戲
健康養生
育兒分享
美食菜譜
生活常識
佛緣佛語
創業職場
旅行風光
植物
美妝時尚
日本
影視新聞
生活小妙招
装修
历史故事
酷車
金庸故事
古裝資訊
老照片
韓劇
全部
    
多維空間:數學家證實四維空間真的存在,我們進去會變成什麼樣?
2023/08/27

ADVERTISEMENT

 

地球是一顆美麗的藍色星球,在地球上生活著很多生物,有海洋生物、有陸地生物、有兩棲生物和微生物等等,人類是地球上最有智慧的生命,從人類誕生以后就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,經過幾千年的科技發展,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度很快,根據科學家的研究我們能夠知道,我們所在的世界是一個三維世界, 三維世界就是指三維組成的世界。三維是指在平面二維系中又加入了一個方向向量構成的空間系。三維既是坐標軸的三個軸,即x軸、y軸、z軸,其中x表示左右空間,y表示上下空間,z表示前后空間,這樣就形成了人的視覺立體感。物理上的三維一般指長、寬、高。而第四維是愛因斯坦提出的時間維度。三維是由和一維二維組成的,二維即只存在兩個方向的交錯,將一個二維和一個一維疊合在一起就得到了三維。

ADVERTISEMENT

三維具有立體性,但我們俗語常說的前后,左右,上下都只是相對于觀察的視點來說。沒有絕對的前后,左右,上下。可能很多愛好天文的朋友們看過一部科幻小說《三體》,在三體中也有對四維空間的描述:在四維空間中,沒有任何封閉的物體存在,任何物體都沒有任何的遮擋,所有事物都完全暴露在外面,這種場景對于視覺的沖擊是顯而易見的,說實話,我們很難理解這樣的場景,任何宣稱自己理解那樣的四維空間的人其實不可能完全理解,原因就一點:因為我們生活在三維空間,正如二維空間的生命不可能理解我們三維空間一樣。四維空間代表我們通常所認知的三維物理空間,再加上時間是一個維度。

在四維空間中,我們需要使用四個獨立的參數(x、y、z、t)來描述一個點的位置,其中t可以代表時間,也能夠代表四維空間的第四維,這樣的描述方式可以用笛卡爾坐標系來表示,構成了一個四維的坐標系統,在四維空間中,一些幾何定理與三維空間不同,四維空間是由愛因斯坦在相對論理論中提出的概念,他認為物體在空間中的運動不僅受到空間位置的影響,還受到時間的影響,因此需要引入時間維度來描述物體的運動規律,四維空間在物理學、幾何學、計算機圖形學等領域都有廣泛的應用,它可以用來描述物體在空間中的軌跡、光線在空間中的傳播過程、曲面的形態變化等,在計算機圖形中,使用四維空間可以實現更加豐富多彩的圖形效果,如翹曲效果、流體模擬等,在幾何學中,四維空間也經常被用來研究球面映射、轉動等問題。

ADVERTISEMENT

在四維空間中,從一個地方到達另一個地方會有更多的選擇,更直白的說,和三維空間相比,會有更多的的選擇,比如說一個人在四維空間里行走,可以突然在某地消失,然后瞬間出現在另一個地方,在四維空間里,可以輕松地將三維空間折疊,實現瞬間移動,就像三維空間可以折疊一張二維的紙,讓紙上的兩個點重合一樣,在四維空間中,還有一種叫做「超立方體」的描述,超立方體的每一個面,都相當于三維空間,用數學概念理解就是:點成線、線成面,面成體,而體成超立方體,對于目前我們看到的超立方體,只是一個投影,失真很多,所以我們看不懂。

ADVERTISEMENT

在四維空間中,還有一種特殊的瓶子,叫做克萊因瓶,克萊因瓶是德國幾何學大家菲利克斯.克萊因發現的,一個嵌套自身的連續拓撲空間,它的表面沒有邊,不會終結,也沒有內外之分,我們能夠制造出這樣的容器,也似乎看上不難理解,但是在我們三維空間中,無論如何都無法制造出來,它只是一個不可定向的克萊因拓撲空間在三維中投影而已,也就是說我們制造的只是它在三維空間中的表現形式,而它真正的表現在三維中是無法描述出來的,就像一個球體穿過一個二維平面,在上面投影只有不斷變大小的圓面而已,根本不可能看到一個球體,克萊因瓶也是一樣的,它是一個四維超空間拓撲體,沒有更高維度的支持,我們對克萊因瓶永遠只能夠停留在想象階段。

不過這些需要注意一下,克萊因瓶并不是一個瓶子,而是一個四維超空間拓撲體,克萊因瓶是一種無法裝滿水的瓶子,克萊因瓶的結構可表述為:一個瓶子底部有一個洞,現在延長瓶子的頸部,并且扭曲地進入瓶子內部,然后和底部的洞相連接。

ADVERTISEMENT

和我們平時用來喝水的杯子不一樣,這個物體沒有「邊」,它的表面不會終結。它和球面不同 ,一只蒼蠅可以從瓶子的內部直接飛到外部而不用穿過表面,即它沒有內外之分。正是因為如此,克萊因瓶是永遠裝不滿水的。目前我們所看到的克萊因瓶都是假的,你會發現我們看見的克萊因瓶必然跟自身相交,用數學的語言來說,這樣得到的克萊因瓶在三維中的實現是克萊因瓶在三維空間中的浸入。

但事實上真正的克萊因瓶,它的瓶頸是通過第四維和瓶底相接的,并不需要穿過自身,并不會和自身相交,我們能夠看到它的定義「無定向性的平面」,這種瓶子根本沒有內、外之分,無論從什麼地方穿透曲面,到達之處依然在瓶子的外面,它本質上就是一個有外無內的奇怪東西,看到這里,相信很多朋友都會產生一個疑問,就是四維空間真的存在嗎?或者它只是愛因斯坦提出來的一個概念?不過在19世紀的時候,有一位著名的數學家證明了四維空間的存在,這位數學家就是波恩哈德.黎曼,他被稱為是19世紀著名的天才數學家,在他生活的那個年代,歐幾里得幾何學被認為是唯一的幾何學,人們認為在三維空間中的所有圖形都能夠由平面幾何學推導出來。

ADVERTISEMENT

黎曼認為既然空間可以是平坦的,那麼為什麼它們不能是彎曲的?于是黎曼開始研究有曲線的空間,并發現了正曲率,平行線在曲面上總會相交,而且三角形的內角之和可以超過180度,有正的就有負的,黎曼也發現面還可以有負曲率,這樣,三角形三內角之和還可以小于180度,既然面可以彎曲,那兩個彎曲的面就可以接觸在一起,這時,「黎曼切口」就出現了。黎曼切口就像溝通多連通空間中的隧道,你可以把宇宙的兩個空間想象成兩張紙,當它們彎曲碰到彼此時,兩張紙連接的地方,就是兩個宇宙空間接觸的地方。黎曼把這個切口形容成蟲洞,這個和高斯的書蟲聯系了起來。

ADVERTISEMENT

黎曼的巨人就是高斯,這位享譽世界的數學家最杰出的成果就是對曲面微積分的研究,黎曼正是受到這個理論的啟發,才有了新的想法,那麼這個書蟲到底是什麼?假如說二維平面中,生活著一只蟲子,即使書面被人類這個高微生物弄的皺巴巴的,在蟲子看來,自己的世界依然是平坦的,只不過它們的身體也隨著空間變鄒了而已,每當它們的身體越過紙的一道皺文,它們都會被看不見的力影響,要是兩張紙之間打開了一個切口,那麼蟲子就能夠通過進出切口,在兩個世界之間往返。

不過最有利的證據還是愛因斯坦的廣義相對論,通過黎曼空間這一概念的借鑒和改造,愛因斯坦完善了廣義相對論的內容,尤其是其中和空間維度相關的部分,按照愛因斯坦提出的觀點,以四維空間為代表的高維空間也許并不存在于地球這樣的星體上,但是宇宙的某個領域中,它們極有可能是客觀存在的,除了四維空間之外,科學家目前已經將維度空間提升到了11維度,看到這里,可能很多人并不知道11維度到底有多強大,11維度空間的概念出自于弦理論,目前科學家在自然界中發現了61種基本粒子,在我們的宇宙中存在四種基本作用力,它們分別是強相互作用力,弱相互作用力,電磁力和引力。

ADVERTISEMENT

前三種作用力都能夠利用量子力學來完美解釋,但是引力卻無法用量子力學來解釋,引力必須用經典力學來解釋,但是經典力學卻無法解釋前三種作用力,這說明我們的物理學還有一定漏洞,曾經愛因斯坦試圖假設宇宙中所有的物質都是由空間扭結和振動形成的,簡單來說就是我們所看到的一切都是幻象,如果這個想法是正確的,那麼另外3種基本力必然本質上和引力是一樣的,都是空間扭曲的結果,在科學家無法統一這四種基本作用力的時候,科學家提出了弦理論,弦理論認為,每一個基本粒子的內部,都有一根細小的線在振動,這根細小的線被科學家稱為是弦。

ADVERTISEMENT

科學家認為這種弦具有振動的特質,是一種能量的表現形式,這個弦本質上應該是一種波,是能量的一種形式,科學家認為,不同的粒子就是弦振動的不同頻率組成的,通過弦理論,科學家能夠將這四種基本力組合在一起,但是這需要將維度空間提升到11維度,所以科學家認為,我們的宇宙就是由11個維度組成的,維度越高,說明生物的能力越強大,在一維空間中,沒有高度和寬度,只有長度,相當于畫一條沒有寬度的線,二維空間是在一維空間的基礎上加上了寬度,在數學建模上,二維就是一個平面,有長和寬,但是沒有高度,相當于在一張紙上,畫了一個圖形。

三維空間就是我們現在的世界,由長寬高組成的,四維空間就是在三維空間的基礎上加上時間維度,愛因斯坦認為,四維空間中,時間是能夠量化的,我們可以自由的調整時間軸,就像是看電影一樣,能夠快進和暫停,在四維空間的基礎上,加上一個維度空間就變成了五維空間,在五維空間中,時間和空間都是一樣客觀的,如果人類能夠進入五維空間,那麼人類的思維也會同樣存在,它是一種連續流,和時間的連續流是一樣的,在五維空間的基礎上再加上一個維度空間就變成了六維空間。

ADVERTISEMENT

如果說四維空間是三維加上時間,那麼四維到六維,多出來的維度就是一維到三維的時間,六維里面的時間是三維的,我們把五維空間彎曲之后就變成了六維空間,在六維空間中,我們可以直接到達結果,不需要等待時間的流逝。

對于七維空間、八維空間、九維空間、十維空間、十一維空間,目前科學家也只能夠想象,或許這些高緯度空間比我們想象的還要復雜,在十一維空間的生物,可以用神來形容,我們所能夠想到的一切事物,都能夠在十一維度空間實現,比如說穿越時空、回到過去、改變歷史、選擇自己想要的人生,和喜歡的人在一起等等,在十一維度空間中,只有你想象不到的,沒有辦不到的事情,不過目前這些都是科學家的猜測,在我們的宇宙中,到底是不是存在其他維度的空間?現在科學家還在積極的研究當中,未來隨著人類科技的進步和發展,或許人類真的能夠找到四維空間和其它維度的空間,小編希望人類能夠早日實現自己的夢想,對此,大家有什麼想說的嗎?

ADVERTISEMENT


奚夢瑤牽手保姆引熱議,對方「真實身份」曝光是四太母親,祖孫罕同框
2024/02/25
18歲嫩照曝光!55歲王彩樺誇口「當年靠美貌取勝」 張秀卿一看「嚇到尖叫退後」
2024/02/25

ADVERTISEMENT

55歲資深男星「現身傢具廠商演」!撈金無人圍觀「身體臃腫長髪披肩」 昔日古偶男神變油膩大叔!
2024/02/25
她到寺廟做義工巧遇「清秀美女修行」 網見合照傻住「當年性感女神」至今仍不結婚
2024/02/25
曾紅遍全亞洲!56歲資深花旦「素顏上街買燒臘」 粉絲巧遇「息影19年超凍齡」:吃了不老仙丹
2024/02/25
恭喜!香港知名女星連詩雅宣布懷孕,帥氣老公陳家樂想生10個小孩!
2024/02/25
陳偉霆家宴曝光!高顏值媽媽搶鏡!哥哥穩重大方,姐姐溫柔可親,一家人幸福溫馨
2024/02/24
男大生每天到自助餐廳「點兩碗白飯」!離開時都會偷偷流淚 20年後再次相見「店老闆不禁痛哭」
2024/02/24
TVB前女星陳嘉佳被封港版賈玲!7個月瘦100公斤,興奮曬泳裝照
2024/02/24
金曲歌后大方承認:我是雙性戀!自爆心目中「理想女友是她」 「交過2任女友」父母都很開放
2024/02/24