宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是解释的

作者:小菜 更新时间:2025-04-20 点击数:
简介:我真的什么都不想回答。

首先,宇宙中很可能存在四个以上的空间维度,但宇宙中的动态制约因素使我们仅能看到和测量宇宙的三维;其次,我们对四维宇宙空间和时间的区分更多地出于视角和作用的角度,而非根本区别。

实际上我们已经生活在四维中,相对论把时空看作一个整体,包括空间维度与时间维度的双向(双曲性)旋转。

结的答案有点令人信服,但

【菜科解读】

我真的什么都不想回答。

首先,宇宙中很可能存在四个以上的空间维度,但宇宙中的动态制约因素使我们仅能看到和测量宇宙的三维;其次,我们对四维宇宙空间和时间的区分更多地出于视角和作用的角度,而非根本区别。

实际上我们已经生活在四维中,相对论把时空看作一个整体,包括空间维度与时间维度的双向(双曲性)旋转。

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是怎么解释的

结的答案有点令人信服,但却没有认识到几何中的数学变式和实际空间中物理运动之间的区别。

例如,《平面国》一书中描述了平面人类——他们不可能有像我们这样的消化道,因为一个洞穿过任何生物都会把它分成两半。

但他们仍然可以吃——吃的方式如同变形虫——吞掉食物和排出废物。

如果某个人将这个二维空间嵌入到三维空间中,二维空间将内外隔开的墙就不再是屏障,至少内部和外部是不同的。

一个人原则上可以爬过二维空间的墙到外面去,事实上许多罪犯确实这样做了。

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是怎么解释的

所有这一切都是从数学的角度构想的,但从物理学的角度来看却不太现实。

举个例子,想象存在一种强大的力量把人压在二维空间里,那么要爬墙几乎是不可能的。

如果存在一颗大小合适的行星上的所有质能都能把单个分子‘向上’推到四维方向,那么宇宙很可能是四个空间维度,但这对我们没有任何好处。

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是怎么解释的

因为在实际情况下,我们根本无法进入四维空间。

《龙蛋》这本书中的世界就是一个很好的例子,二维生命生活在中子星表面,并以核化学为动力基础。

这个世界并不是完全平坦的——居民存在一定的厚度,他们居住的表面也并不是完全平坦和曲面的,但从感知上看,他们的世界几乎完全是二维的,墙在二维空间中几乎是一个完美的屏障。

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是怎么解释的

在关键维度的概念中可能会找到稍好的答案。

一维或二维系统中不能存在阶段转变的确切分类,可能是因为根本不存在长期的交互过程,所有的交互过程都是短期的。

这导致了一维和二维系统中不存在有效的场理论。

高于‘高临界’维度的所有理论都是平均场理论,这又有效地消除了‘有趣’宇宙所需的‘结构’。

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是怎么解释的

但问题仅仅是高临界维度是什么,而不是几何或理论本身的问题。

它取决于所提出的场理论的整个结构,可能存在许多维度。

许多正在研究的物理学理论认为四维是三个空间维度和一个时间维度(3+1),但是时间维度是被限制的,因为从我们的宏观时空来看,时间维度是不可能达到的。

这意味着使用实验来区分理论是非常困难的。

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是怎么解释的

所以对于宏观物理学来说,重力、电动力学和核力仍然是宏观的,从这个答案的角度来看,低临界维度是2,高临界维度是4,所以我们只能得到三维时空长期和短期的结构,但是这并不能真正地排除多个宇宙的可能,许多更多维度和强大的物理约束将它们分成‘3+1’时空和其他附加维度,在3+1时空中可以得到其他维度空间的投影。

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是怎么解释的

在我看来,3+1维空间的外部情况不存在相互作用,这(或者说在逻辑上)是无法阻止的。

换句话说,如果整个结被超重力挤压住在一个三维空间里,你就不能解开一个四维空间的结。

在这个空间里,你根本不能在垂直方向上举起或改变这个结。

#p#分页标题#e#

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是怎么解释的

所以我不知道这个问题是否有答案,因为我不知道这是否真实,也许答案是肯定的。

我们可以理解为什么3+1维度在后验假设中起作用,即我们用数学方法处理之前已经知道了这是经验性的。

但这证明不了什么,或者说想要证明为什么(物理学或数学通常回答的问题都是用一套没有为什么的假设来回答这个问题,只有‘因为到目前为止,它似乎是可行的’)是不可能的。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

土星有行星环,地球为啥没有?本来地球曾经有过,火星将来也会有

在太阳系八大行星中,木星、土星、天王星和海王星四个气态行星都有行星环,其中土星环非常显眼也非常漂亮,那么为什么水星,金星,地球和火星这四颗行星都没有行星环呢?本来行星环的形成和行星的形成及其卫星有很大关系,行星形成的时候会不断清理其轨道上的其他小星体,这些小星体会受到行星引力的影响而在行星的外围聚集,由此就有可能形成行星环,太阳系中土星、木星、天王星、海王星四个气态行星的行星环,基本就是这样形成的。

这四颗行星都属于巨行星,它们的引力比岩质行星更大,因此它们能够将星球周围的小物质吸附过来,从而形成行星环。

除了质量不同之外,行星环的形成与行星与太阳的距离也有一定关系,太阳系四个岩质行星都没有行星环,另一个真相也是它们都距离太阳较近,太阳风就比较强烈,而在太阳光的照射下,水分子也无法凝结成冰晶,更无法与尘埃凝聚成较大的小行星等,所以就很不容易形成行星环了。

不过,行星环还有另一种形成模式,就是行星的卫星围绕行星运行的时候,或者其他大个头的小行星或彗星等路过行星的时候,它们若与行星的距离达到洛希极限,那么这颗小星体就会分解成为行星的行星环,比如若月球距离地球大约1万公里的时候,就会被地球的引力撕成碎片,从而变成地球的行星环。

本来在月球形成的时候,就经历过成为地球行星环的一刻,天文学家们普遍认为月球是由于一颗质量较大的天体撞击地球之后形成的,撞击后飞溅出去的碎块曾经形成了地球的行星环,但是由于这个行星环的物质分布很不均匀,导致行星环的物质凝聚融合在一起,形成了月球。

而火星的卫星火卫一由于距离火星较近,并且仍然在一步步靠近火星,所以他将来也有可能会到达火星的洛希极限,从而成为火星的行星环也有一种可能是将来直接撞击的火星上。

星空有约|今年别错过火星和这三颗行星同框

新华社南京2月20日电(记者王珏玢、邱冰清)22日23时31分将迎来火星合金星。

届时,公众将看见两颗明亮行星近距离同框。

中国科学院紫金山天文台科普专家介绍,这是2024年适宜观赏的第一场太阳系行星相合。

什么是行星相合?紫金山天文台科普主管王科超介绍,天文学上定义的合并非两个天体真的合并在一起,而是指两个天体的地心视赤经或地心视黄经相同。

行星合行星、行星合月都指的是两个天体的地心视赤经相同。

不同于每个月会发生多场的行星合月,2024年全年共有12次太阳系行星相合,这与行星在天球上‘走’一圈的时间有关。

王科超说,今年最适合观赏的行星相合,除了2月22日的火星合金星,还有4月11日的火星合土星,以及8月15日的火星合木星。

这四颗行星都很明亮,且这三次相合两个天体间的角距离都不到1度,肉眼就能看到两颗星同框的画面。

何时适合观赏这三次行星相合呢?天文学上合是一个精准时刻,但对公众观测而言,在‘合’的前后几天都可观赏这一天象。

王科超说,三次相合时,两颗行星都位于太阳的西边,观赏时间都在日出之前。

具体到火星合金星,适宜观赏的时间约为日出前一小时,火星合土星的适宜观赏时间约为日出前一个半小时,火星合木星则是在午夜后到日出前都适宜观赏。

肉眼观测这三次相合,两颗行星相距这么近,如何分辨?王科超建议,一是从亮度上看,相合时,金星、木星都明显比火星要亮,土星比火星稍亮些。

二是从方位上分辨,肉眼看去,相合时,火星在天空上位于金星的下方,位于土星、木星的上方。

我们肉眼看到的两颗行星同框,是由于两颗行星及地球在运行过程中,排列成近似一条直线而出现的视觉现象,两颗行星实际上相距甚远,以火星与土星为例,二者间距离约为12亿千米。

加入收藏
Tag: 宇宙大神秘谜案
               

宇宙这么大,居然没有四维空间?看看科学家是解释的

点击下载文档

格式为doc格式

  • 账号登录
社交账号登录