首页 > 数码科技 > 什么是四维空间?_什么是四维空间

什么是四维空间?_什么是四维空间

栏目:数码科技

作者:B姐

热度:0

时间:2024-02-25 09:53:17

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)

四维空间是什么意思

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。

维度解释:

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。

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。如果放在四维空间坐标中,一个点的位置则需要xyzw四个坐标来描述。

想问一下什么是四维空间

四维空间,也叫做“欧几里得四维空间”,是标准欧几里德空间。它是一个数学概念,可以拓展到n维;四维空间的第四维指与x,y,z同一性质的空间维度。

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。

四维空间是什么东东?

四维空间,也叫做“欧几里得四维空间”,是标准欧几里德空间。它是一个数学概念,可以拓展到n维;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。

正交性

在人所熟悉的三维空间里,有三对主要方向:上下(高度),南北(纬度),东西(经度)。这三对方向两两正交,也就是说,它们两两成直角。从数学方面讲,它们在三条不同的坐标轴,x,y,z上。计算机图形学中讲的深度缓冲指的就是这条z轴,在计算机的二维屏幕上代表深度。

纯空间性的四维空间另有一对垂直于其他三个主要方向的主要方向。这一对方向处在另一条同时垂直于x,y,z轴的坐标轴上,通常称作w轴。对这两个方向的命名,人们的看法不一。一些现行的命名有安娜/卡塔,斯皮希图/斯帕提图,维因/维奥,和宇普西龙/德尔塔。

四维空间是哪四维 四维空间指的是什么

首先,我们需要了解什么是四维空间。四维空间就是指包括时间A和由长X宽Y高Z组成的包括三维空间在内的空间。

假如我们走在一条狭长的隧道里,我们能走出隧道的方向只有两个——前与后;而当我们在走空旷的田野里走时,我们就会有四个方向——前、后、左、右;而当我们的宇航员在太空中表演太空漫步的时候,他的方向将有六个,前、后、左、右、上、下。那么在什么地方我们能找到第七个方向和第八个方向,即第四对方向呢。当然,那只有在四维空间里才能找到。

然而,我们所生活的空间中就存在着这对方向,它们就是时间的前与后。想一想过去所发生过的和未来将要发生的,我们就会发现实际这一切存在着连贯性。

有一个现象是我长久以来所感兴趣的。就是为什么正方型有四条边,而立方体却有十二条棱,后来经过数学的学习明白了这是空间维度的差异。正方形可以存在于二维空间,而立方体不可以,它最少也得呆在三维空间里。那么会不会有什么东西不能呆在三维空间里却只能在四维及四维以上的空间里呢?

中国话里的正方里有个正字,仔细想来也就是,正方形和正方体都是方方正正的。他们在空间里是否能代表着什么呢?

经过多年的研究我认为,所有的正方都是一种空间维度的原身,从几何的角度就能说明这一点。比如它们的角相互垂直,他们的对边相互平行并且他们表示某维空间的最极端的几个方向。

既然是这样,那么它们之间一定是否会存在着联系呢?为什么一维是条直线两个端点,二维有四条边和四个顶点,三维有十二条边和八个顶点呢?这些数目难道就是孤立的、没有联系的吗?难道上帝就安排了这些数字作为空间的特征吗?

一些直觉告诉我,它们一定是有联系的,我一定得搞清楚。

再细细地去想,最简单的、能和空间的维数能直接对上号的就是在N维几何坐标系中的坐标轴的数目。因此,我便以此为突破口进行了更深层次的探密。

我在三维空间坐标系中加了一条与其他三条坐标轴方向都不同的新坐标轴——A轴。并设想A轴在这个坐标系中与其他的三条坐标轴都呈相互垂直的关系。基此构成了新的四维坐标系,这看起来似乎有些荒诞。

让我们这样想象一下,假如我们现有所能感觉到的空间只有两维。换一句话说,就是假如我们现在只是生活在只有四个方向的二维空间里,假设我们感觉不到上和下。那么,当有人提出有那么第三对方向,是不是也会让人有所吃惊呢?我们只有四个方向,而且所有的方向都是相互垂直的,那我们从哪去找那第三对方向呢?就像一只普通的小蚂蚁在平地上爬,它不曾飞过也不曾想过要飞,那么飞是否对于这只可怜的蚂蚁来说很荒诞的呢?

后来我在A轴上取了个点并假设这个点到原点的距离等于立方体的边长(1mi)。这就是后来四维方体的第一条边。然后又对三维方体的每个顶点都做出同样方向的一些平行线。经过很多次的失败,最终还是确立了几个四维超方体几何模型的待选图形。在这些待选图形中,一个真正的四维方体模型就这样新鲜出炉了。

这是一个由四组每组数目都是八的平行线段组成,和前面几维一样,这也是一个空间上呈中心对称的图形。更惊奇的发现是在三维方体中每个方向所指向的六个平面的中心变为在四维空间中指向八个立方体。这也和二维空间中四个方向分别指向四条边一样。这让我更加意识到相邻的维度间存在着一种不可分割的联系,这就是后来演变而成的“分裂理论”。

2.1 一、二、三维空间存在“分裂-聚合关系”

经过对此模型的研究,我认为,空间相邻维度的变换是由于空间的纵向分裂形成的。在空间形成的初期,宇宙是一个点,我们可以称之为零维空间;然后此点分裂成两个点,在这两点之间的空间被叫做直线形空间,也就是一维空间;这两个点后来又分别向第三方向(+Y)分裂,在这四个点之间的空间就呈现为一个平面,就是二维空间;二维空间的四个点分别继续向第五方向(+Z)分裂,就出现了八个极点,在这八个极点之间的空间就被称做三维空间(立方体)。以此继续推论,即高维空间是由于低维空间的极点分别分裂而形成的。那么,四维空间就一定是三维空间的八个极点分别分裂而成的;即拥有2×8个极点和2×12+8条边线。

观察这个四维的模型会发现,在任意一组平行线段的两端都连接着两个形状一模一样的三维立方体,就像在立方体的每组平行线段的两端都有一对形状一样的正方型一样,也就是说,每组平行线段都是等价的和可以互换的。

2.2四维方体的基本性质及N维方体顶点、边棱计算公式

再观察,又发现,在这个模型中,每个极点均连接着四条方向不同的线段,没有一个方向是重合的。也没有一个极点所连接的四个方向和其他某极点上四个方向都一致。这说明每个极点都有自己的独立性,是不可或缺的。学过二进制的人都知道一组四个权位的二进制数字只有十六个。也就是说,十六个极点对于四维空间来说已经饱和了,也不可能会多或少一两个。反过来推理,三维空间有8个极点,是不是也是不可多也不可少呢?我们有权利和义务对已知或已经确认的观点进行怀疑。有三个权位的二进制数总共只有八个,如果这是可以怀疑的,那我们就应该去怀疑数学,因为二进制可以说是数学的根本,而数学又是宇宙的根本,那么宇宙也就将失去意义。所以我认为这是真真切切的事实。同理,二维空间有四个极点,也足以说明这个事实。一维空间有两个极点。这样,我们就会发现空间的极点数目就是二进制相应权位的数字的数目。即F=2N, 其中N是相应空间的维数, F是相应空间极点(卦限)的数目。我们可以算出相应空间极点的数目,也可以用分裂的方法算出相应空间边线的数目。当上一维空间通过分裂变化成下一维空间时,首先是上一维空间的边线数目翻倍,再加上新诞生的一组平行线的数目(和前一维空间的极点数目相同),也就是:G=B×2+2N-1,其中N为相应空间的维数,G为相应空间的边线数目,B为相应空间的前一维(N-1维)空间的边线的数目。进一步观察发现,在N维空间中,共有N组每组数目均为2N-1的平行线段。所以G又=2N-1N,即G= B×2+2N-1=2N-1N。利用这种方法还能够算出某维的侧面数目及边体及N维体(N>3,N<该空间的维数)的数目。即我们可以用一些公式推算出某一空间的极点、边线、侧面、边体……的数目。

2.3四维空间对人类生活的意义

刚才,我们从几何的角度研究了四维空间的部分性质,但我们更为关心的是,四维空间能代表什么,对人类的生活是否有意义。

几何从诞生开始,无数领教过几何学的人们便对宇宙间的事物产生了理性的认知和看法,理解并会意到直线和平面的一些优势。比如在空旷的田野上从一个地方到另一个地方有很多条路可以走,那么怎么走会省些力气呢?智慧的人会给出正确的答案,走最近的。怎么走最近呢,很显然是走直线最近。直线这个概念就和几何密不可分了。而以此为基础所扩展出的各种几何原理应用在工程上的效益更是不可估量的。

所以,我们需要更多的对宇宙对空间的认知,而不能停留在经验的惯性里。

2.4五维、六维空间模型及存在可能性

除了长、宽、高组成的三维空间,我们目前所能感受和理解的第四维度只有以时间为轴时空。但也并不排除会有以平行空间串列为第五对方向的五维空间,和同样平行于五维空间的六维及六维以上空间的存在性。就是说有一个空间与我们的时空平行和相邻,而且还有一个空间同时平行和相邻于我们这两个空间。这种情况在分裂原理中的推论中,它们是完全有存在性的和受到支持的。

四维空间最简单的意义就在于,我们可以把过去和未来用时间连贯的线性特征进行梳理并保存在脑海里。并且时间穿梭和关于平行空间的穿梭也从理论上得到了支持和具备了实践的可能性。

通过对这些空间的近一步研究,我们还会发现一些空间独有的特殊性质。比如对几何的一些基础性质进行新的诠释。

什么是四维空间

1、目前物理学所指的四维空间就是长宽高和时间。

2、人类所在的是三维空间,四维时空。所谓三维空间就是我们所指的长宽高。四维时空就是在长宽高的三维空间上增加时间。直接的说就是四维生物可以任意穿越到不同的时间。就像我们前进后退一样。

3、物理学中以维度来形容时空坐标的数目,四维即四个维度,它是由无数个三维组成的,而三维是由无数个二维组成的。其他高维度的组成方式以此类推。三维以上的维度统称高维度。

二维空间三维空间四维空间是什么意思?

四维空间

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、高三条轴外又加了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。

根据爱因斯坦相对论所说:我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。由于我们在地球上所感觉到的时间很慢,所以不会明显的感觉到四维空间的存在,但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中,使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时,我们能对比的找到时间的变化。如果你在时速接近光速的飞船里航行,你的生命会比在地球上的人要长很多。这里有一种势场所在,物质的能量会随着速度的改变而改变。所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一。

什么是四维?现在的说法是三维空间加上时间这一维,构成所谓的四维空间。然而,这种说法是一击即破的。为什么?我们可以从二维来考虑。

一个二维生物(如果有的话),他们考虑所谓的三维空间绝对和我们的三维空间不同——他们会把时间作为第三维,因为他们无法感受这一维的存在。

同样,我们现在也走进了这个误区,把时间算做第三维。可能四维生物看到我们在宣扬这种思想时,也在为我们叹息。

那么时间算不算一维?在我看来,时间应该是一维,即在多维生物本身的维度之外再加一维,构成新的N+1维空间,而且这样也有助于帮我们解决一些问题,也可以使我们对比三维维度更高的空间加深认识。

我有一个更新的构想,即所有的维度都是由时间构成,没有时间,就没有空间,包括最基本的一维空间。这应该好理解,因为没有时间,空间本身的存在就没有任何意义,因为时空本身就是不能分割的整体。那么,为什么一种时间可以形成不同的维度空间?这里,我们可以把时间看成是一种可以分解的常量。

时间可以分解,这一句话理解起来可能有点困难。但是,只要想通了道理也是很简单的。要明白这个道理,首先必须了解两点。

第一是时空的不可分性,这一点估计大家都明白,离开了空间谈时间,或者离开了时间谈空间,都是毫无意义的。

第二点是时间的多样性,这一点了解起来可能有一点麻烦。在日常生活中,我们接触到的都是时间的合成体,也就是各个分时间有机结合形成的一个总的时间体系。可能你们会觉得我是在狡辩,其实不是。只要你们换一个角度去想,一个结果,可能是几个不同的原因形成的。就拿运动来说,我们观察到的一般都是几个不同运动产生的一种运动的结合体,即合运动。

关于时间,我们也可以这样去想。我们看到的时间结合体,可以是由物体运动的时间,历史时间(即经历时间)和其他的一些时间构成。而运动时间,我们又可以看成由上下运动的时间,左右运动的时间和前后运动的时间。当然,划分方法是多样的,这就构成了时间的多样性,至于如何去划分,这就要由不同的情况而定。

一部分时间对应一段空间。在这个不完整的空间里,时间起到了决定性的作用。我们之所以是三维生物,是以为这个维度的空间里只存在三维的时间。

时间的不完整决定了空间的不完整。我们不能认识其他维度的空间,是因为我们不具备在那个空间里面运动的时间。时间的多样性决定的空间的多样性。

同时,因为时间的不同分解方式,注定了我们的三维空间也是相对的,它可以被命名为一维,二维,甚至是任意维——完全取决于不同的分解方式。

时间是决定维度的关键,同时,它也是决定低维物体高维存在方式的关键。

在谈论我的看法之前,先让我们看看科学上的说法:低维是空间上读缺陷,它们不具备在高维世界内运动的空间。关于这一点,我有一个疑问,那就是我们怎么可以发现这个缺陷。我们认为的低维不存在某一个空间长度,是因为我们无法确定它有那一个长度,也就是我们现在用最好的设备也无法观察到那一个长度差。那么,将来呢?

我们现在无法认证,可能将来会有人证明那个低维物体确实属于高维。因此,低维与高维并不存在所谓的空间差。那么,我们如何区别高维与低维?很简单,用时间。

用时间去解释任何一个纬度空间,我们也可以认为,低维之所以比高维低级,是因为它们存在时间上的缺陷,它们无法在时间范畴内感受高维的存在。所以,我们要去了解低维或者高维,先要知道它们存在的时间范围。

高维与低维之间可以实现转化,道理是很简单的,只要加入或者去掉一个时间单位就可以了。然而说起来很容易,做起来却很复杂,我们对时间的概念都是如此模糊,要想在空间范围类实现时间的转化就更困难。

对四维空间,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少。

有一位专家曾打过一个比方:让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念。假如要将一个二维扁片人关起来,只消用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈。

现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”。我们只需从第三个方向(即从表示高度的那跟轴的方向),将二维人从圈中取出,再放回二维空间的其他地方即可。

对我们这些三维人而言,四维空间的情况就与上述解释十分类似。如果我们能克服四维空间,那么,在瞬间跨越三维空间的距离也不是不可能。

相关资料,也是规律论对四维空间的认识!

四维空间对人类来说不过是部**对于多维空间我不想说什么,我现在只讲四维空间!在科学界,四维空间被认为是时间轴与三维空间的结合,并提出可以通过时间轴看到过去与未来——在这我本来有话要说,但为了文字通顺我还是放到后面来讲——但一些学者把四维空间和黑洞联系起来认为四维空间可以让我们回到过去或进入未来。 在我讲过去与未来时我先讲一下世界的唯一性,现在的宇宙学和天体学之类的都承认了暗物质和暗能量,并提出了多宇宙这一概念。而我要说的是我们这个宇宙,而不是多宇宙中相似的宇宙。在指明我们现存唯一性的宇宙时,我们来讲我们的过去与未来,在此我先不讲四维空间(也就是时间轴这一概念)是否能把我们带到过去或未来。我要讲的是当我过回到过去或进入未来,当那促行为成为现实时,那他所处于宇宙还是我们的吗?第一:回到过去,那么他们的历史还是我们现在的历史吗?他们的行为会对历史产行作用吗?如果产生作用,那么他们的历史就不是我们今天的历史,如果不能产行作用,那么作们的行为是真正的回到过去了吗? 从另一个角度来说,也就是说他们回到过去之后有实质的躯体和质量吗?如果有那么历史改变那是尽然的。如果没有那么他们的行为就不成构成回到过去——我再来强调一次如果真能回到过去那么,它只能用多宇宙这一说法讲,那就是回到了一个类史的过去,他将不能成为我们现在的过去。我们现在来讲进入未来,如果可以通过时间轴进入未来。那么未来还是未来吗?在这我不是用咬文嚼字这一方式来辩正在它是不是我们的未来,我要说的是如果进入了未来——为了更简单的说明我们就不说进入了未来,就说是看到了未来——那么那未来还会一模一样的发展下去吗?你如你看到在两日后自己因一事遇上了灾难,那你还能让那事完全重演吗?就算能达到完全重演,那在过程中你的心态还是你两天前看到的吗?如果一个谎言在三天后被人类识破,那么在四天前就有人看到了(知道了)那么这一行为还能成立吗——在这么多决定性因素当中有一个改变了,那么那个宇宙或世界还能是我们的吗?

这样看来,我们的宇宙或世界是以这切不变的形式下成立的,那么四维空间对我们来说难道不是一部**吗?(当然说这名话的口气是在已否定四维空间可以把我们带到过去或进入未来)

人们现在再来看一下四维空间是否能把我们带到过去或未来,零维空间被定意为点 ,一维空间被定意为长(点组成的),二维空间被定意为宽(长和宽组成的)——也就是平面,我只是用土话给大家讲这样好理解,但不要误解——,三维空间被定意为立体空间(也就是所谓的静态的空间),在三维的基础上加了时间轴就是所谓的四维空间,现在的科学还是以认识到的为准。我一直在考虑时间该不该排在第四,在现实中还有很多不被承认现实,这些都是暗物质和暗能量中九牛一毛都谈不上的实体!

本来我在这想讲一下所谓的只要能快过光速就能回到过去等等…… 但我觉得毫无意义,更加上与四维空间风马牛不相及(我是这么认为的)我就不谈了。

二维空间是指仅由长度和宽度(在几何学中为X轴和Y轴)两个要素所组成的平面空间,只向所在平面延伸扩展。

二维空间同时也是美术上的一个术语,例如绘画便是要将三维空间(三度空间)的事物,用二度空间来展现。

三维空间,日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间,是我们看得见感受得到的空间。三维的东西能够容纳二维。三维空间的长、宽、高三条轴是说明在三维空间中的物体相对原点O的距离关系。

四维空间可将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。

轴对称性:

对于四维空间,人们普遍认为空间有轴对称性,或是中心对称。譬如,倘若一个三维空间的人进入四维空间,并且按照适当的方式“旋转”一下再回到三维空间,那么他会被‘轴对称’一下。

由于没有人进入四维空间,所以这只是一个从二维空间类比而得的假设,无法进行验证。但是关于时间轴的观点以及时空错乱瞬间的现象与这是相符的。

从二维空间的一个图形是不能在二维空间进行对称的,但进入三维空间,就可以通过进行翻转回到二维空间时,就可以实现对称,因为在二维空间是不能进行翻转的,只能旋转或平移。因此我们可以推测三维物体进入了四维空间,再回到三维空间可能物体会被“轴对称”一下。

什么是四维空间?_什么是四维空间