什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

作者:小菜 更新时间:2024-08-12 点击数:
简介:四维空间这个经常出现在科幻题材的小说中的概念,到底是什么样的呢? 这里请注意空间二字,因为不少人会将四维空间与四维时空混为一谈。

在对宇宙进行描述时,我们经常会提到四维时空这个概念,然而不少朋友对四维时空产生了误解,将其与四维空间等同到了一起。

下面我们就先来简单的介绍一下 四维时空与四维空间的关系 。

所谓时空,指的是时间与

【菜科解读】

四维空间这个经常出现在科幻题材的小说中的概念,到底是什么样的呢?

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

这里请注意空间二字,因为不少人会将四维空间与四维时空混为一谈。

在对宇宙进行描述时,我们经常会提到四维时空这个概念,然而不少朋友对四维时空产生了误解,将其与四维空间等同到了一起。

下面我们就先来简单的介绍一下四维时空与四维空间的关系

所谓时空,指的是时间与空间的集合,而空间一般认为是三维的,时间作为单独的一维存在,二者组合成了四维时空

实际上这个四维时空,是相对论中常用的概念,是当年爱因斯坦的老师闵可夫斯基在狭义相对论问世后对其进行了数学优化后才有的概念,闵可夫斯基本人将四维时空称之为世界

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

那么四维空间又是什么呢?如果你将上段内容看明白了,那么四维空间其实也就懂了,无非就是空间的维度变为了四个,而时间这一维并没有考虑进去(否则就叫五维时空)。

说到这,一个很自然的疑问就来了,四维空间到底是什么模样,里面的物体又是以何种方式存在的呢?

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

虽然嘴上说着容易,虽然我们作为三维空间里的生物,自认为对三维空间已经十分了解,似乎只是比三维空间多一维的四维空间理应很好想象出来,但实际上我们对四维空间的模样都无法清晰的认知,有人不相信四维空间有这么难想,那就看看下面的例子吧

先从二维和三维空间的角度来讲解

我们假设一个三维球体穿越二维平面的场景,如下图所示:

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

上图左侧是二维空间中出现的画面,右侧是三维空间出现的画面,这两种情况都很好理解。

现在我们再过渡到三维和四维空间当中

首先对于四维空间中的球体,我们有个专用的称呼,叫做:超球体(实际上更广泛的来讲,四维空间中的任意物体形状都被称为超体),那么当超球体穿过某个三维空间区域会怎么样呢?如下图:

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

由于我们画不出超球体的真实面目,因此只能用上图右侧的镂空球体来表示,而这个镂空球体穿过的正是三维空间,那么对于这个超球体在三维空间中体现出来的样子到底如何呢?按照之前在球体在二维和三维空间中的变化,我们可以推测超球体在三维空间中是以一个不断变化体积的球体形式出现的,就如上图左侧所示一般。

刚才我们是从物体移动的角度去观测超体在三维空间的表现,如果变为超体旋转,那么在三维空间的表现又是如何呢?

下面用投影的办法来看看超体在三维空间的表现吧。

(所谓投影,顾名思义,也就是用光照射物体,将其影子投放到一个面上)

先从三维立方体的投影说起

假设一个立方体在空中转动,此时有一束光照射其上,于是立方体的影子就被投影到了一个二维平面上,由于立方体是转动的,因此影子的形状也在变化,如果进一步假定立方体的每个面都是透光的,那么就如下图所示:

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

现在再考虑转动的超立方体(四维立方体)投影到三维空间中

那么会是怎样的一番场景呢?如下图所示:

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什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

这就是超立方体在三维空间的投影,随着超立方体的转动,三维投影也跟着变化。

结合上述两个例子,你能想象出超球体和超立方体在四维空间中的真实模样吗?

想不出来?没关系,下面让我们来一把四维生物的奇妙体验吧

我们在中小学时期应该听过这样的的说法:连点成线,连线成面,连面成体,实际上这里体现的就是空间维度上升带来的变化。

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

我们利用空间直角坐标系进行讲解

试想一个位于一维空间的一维生物,所谓一维空间也就是坐标系上的一个轴而已,只有长度,没有宽度和高度,由此可见这个一维生物的体型就是一条线段,此时我们以这个一维生物的视角来观察一维空间,很显然出现在我们眼前的世界就是一个点

此时我们将空间维度增加一条,也就是所谓的二维空间(即坐标系上又两条坐标轴确定的一个平面),不严格的讲,这个二维空间实际上就和咱们平时用的纸的纸面是一回事,无论纸面上的内容多么丰富,也都只能局限于纸面,无法跳出纸面(没有高度)。

如果我们二维空间的生物视角去观察这个世界,会发现整个世界不过是无数条线罢了

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

现在让我们回到三维空间,也就是用空间直角坐标系确定的空间,按照前面的逻辑,我们看到的世界应该是无数幅二维画面组成的,说到这,可能又很多朋友疑惑了,怎么能是二维画面呢?我们眼睛看到的画面都是立体的啊。

原因很简单,这全是大脑和两只眼睛的功劳,用一个简单的实验就可以反驳,闭起一只眼睛,两只手各拿一支笔,先在空中随便挥几圈,之后用另一只眼睛注视着,手拿笔,使两笔尖对碰,看看要几次才能成功,若不是一次就能成功,就足以说明问题了(实际上,最好方式是用一些不熟悉的物体进行实验)。

最后让我们进入四维空间,看看从四维空间的生物的视角看世界会有什么样的表现呢?

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

按照之前几个空间进行类推,在四维生物的眼中,世界应该是一幅幅三维立体的画面,一个简单的例子,假设在三维空间中有个立方体箱子,你站在箱子面前,试问你能看到这个箱子的几个面?

很显然,在不借助外部工具的情况下,无论如何是不可能同时看到六个面的。

然而这件事对于四维生物来讲,却显得非常容易,因为它们能看到三维画面,也就是说可以同时看到箱子的六个面。

当然了,上述例子仅仅是对四维生物的管中窥豹而已,然后在面对如此神奇的四维空间之后,我们不禁要问,四维空间真的存在吗?实际上这个问题就等于在问,除了三维空间加一维时间组成的四维时空之外,是否还存在空间的其它维度没有被发现。

什么是四维空间?四维物体有何奇特之处?

遗憾的是,对于四维空间乃至更加高维的空间(比如M理论中存在着九维或十维空间)的研究还仅仅停留在纸面上,并没有具体切实的实验证据支持,但我们也不能否定高维空间的存在。

本篇文章的内容到此结束。

未解之谜:宇宙中最危险的星球?宇宙中最危险的星球有哪些

1、宇宙中的星球,最恐怖的是什么?2、为什么说金星是太阳系中最可怕的行星?3、宇宙中最吓人的星球4、宇宙中恐怖的星球是什么星球5、在未知的宇宙中,有哪些非常恐怖的星球?宇宙中的星球,最恐怖的是什么?1、宇宙中最恐怖的星球海卫星,海王星最大的卫星之一,海卫一,是全太阳系中最寒冷的星球,低温达华氏-460度,这种低温甚至会让原子停止运动。

2、宇宙中十大最恐怖星球 钻石行星 一颗填满钻石行星可能听起来相当奢华,但是要知道科学家认为富碳恒星系统是极其不利于生命的存在,因为氧无法参与水分子的形成。

3、第二个最恐怖天体应该是黑洞, 黑洞是由八倍以上太阳大的恒星,其内部的核聚变完成后,才能产生巨大的引力,依靠巨大的引力,把它周围的小行星、彗星、星云,甚至行星恒星都收入囊中,来壮大自己。

4、下面就和大家一起聊聊在宇宙中有哪些不适宜人类移居的恐怖星球。

5、这次咱们说说宇宙中最恐怖的星球。

科学家发现一颗叫做TrES-2b的系外行星,它距离太阳系750光年,这颗星球拥有恐怖的根源,就是黑暗。

北落师门b,是颗僵尸行星。

为什么说金星是太阳系中最可怕的行星?1、金星最危险。

金星环境非常恶劣。

金星是八大行星中离太阳最近的行星。

它的表面温度非常高,是八大行星中最高的。

当天气最热的时候,温度会更快达到500度,这500度会持续很长时间,因为金星自转非常慢。

2、更令人气愤的是,金星是太阳系八大行星中唯一逆转的行星,也就是说,在金星上,太阳是从西边升起,从东方落下。

3、应该是金星。

金星是一颗类地行星,因为其质量与地球类似,体积是地球的88%,质量为地球的82%,有时也被人们叫做地球的姐妹星。

金星也是太阳系中唯一一颗没有磁场的行星。

但金星的表面环境极其恶劣。

4、其次就是金星的自转和公转也是一大谜团,我们常说太阳从东方升起西方落下,这个规律在太阳系其它六大行星中都适用,可唯独金星是反的,在金星上太阳是从西方升起,东方降落。

5、木卫一:你会被熔融海和辐射蒸发掉。

木卫一是木星最大的卫星,也是整个太阳系中最活耀的火山群,整颗星球都被不断射出岩浆的熔融覆盖,最高可以喷至200里的高空。

木卫二:你会被盐水活活冻死。

6、金星:金星虽然离太阳稍远,但由于它有以CO2。

为主要成分的浓密大气层,温室效应使它的表面温度高达470℃,大气压力是地球的90倍。

宇宙中最吓人的星球1、木星:你会被压力压爆,外加被暴风电死。

宇宙中最恐怖的星球木星,如果你决定去木星旅游,你会立马被全太阳系最巨大的压力压到内爆,外加被大气层里的数百个风暴给电死。

海王星:你会到处飞的被碎冰打死。

2、最可怕的星球1 第一个、GLIESE-581c行星,这颗行星和地球高度相似,科学家们认为它的存在可能会让人类的文明面临挑战。

3、宇宙中十大最恐怖星球 钻石行星 一颗填满钻石行星可能听起来相当奢华,但是要知道科学家认为富碳恒星系统是极其不利于生命的存在,因为氧无法参与水分子的形成。

4、TrEs-2b 行星 科学家发现一颗叫做TrES-2b的系外行星,它被称为迄今观测到的最黑暗行星,其表面一片漆黑,几乎不反射任何光线,甚至比煤炭还要黑。

这颗行星的表面被恒星烘烤着,温度可达到980摄氏度。

宇宙中恐怖的星球是什么星球木星:你会被压力压爆,外加被暴风电死。

宇宙中最恐怖的星球木星,如果你决定去木星旅游,你会立马被全太阳系最巨大的压力压到内爆,外加被大气层里的数百个风暴给电死。

十大恐怖行星分别是:钻石行星、CoRoT-2a行星、僵尸行星、系外行星TrES-2b、地狱行星、Keplerb、55巨蟹座ê、HD209458b、Gpese 1214b、HD189733b。

钻石行星 钻石行星看上去表面散布钻石,实际上为岩石行星。

开普勒-78b 开普勒-78b是一个与地球极为相似的星球,在最早发现的时候,还有科学家觉得这极有可能是第二颗地球,可是再后来的观测中才发现开普勒-78b简直是宇宙中最恐怖的星球了。

黑洞,中子星或白矮星。

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。

黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。

宇宙最恐怖的星球1 太阳:你会被一棵巨大火球燃烧殆尽。

虽然太阳是我们能够生活在地球的关键,但它也是太空中的一个巨型核爆,能够毁灭所有物种。

太阳温度达华氏1万度 约摄氏5537度,重量相当于33万个地球。

#p#分页标题#e#宇宙中最恐怖的星球 宇宙中最恐怖的星球外星人都敬三分就是金星,金星是太阳系中的一颗古怪的行星,虽然金星与地球有许多相似之处,但这两颗星球却走向了不同的演化方向。

在未知的宇宙中,有哪些非常恐怖的星球?1、十大恐怖行星分别是:钻石行星、CoRoT-2a行星、僵尸行星、系外行星TrES-2b、地狱行星、Keplerb、55巨蟹座ê、HD209458b、Gpese 1214b、HD189733b。

钻石行星 钻石行星看上去表面散布钻石,实际上为岩石行星。

2、宇宙中十大最恐怖星球 钻石行星 一颗填满钻石行星可能听起来相当奢华,但是要知道科学家认为富碳恒星系统是极其不利于生命的存在,因为氧无法参与水分子的形成。

3、宇宙中太阳、木卫木卫土卫木星等等,都是比较恐怖,可以释放巨大的能量。

详细内容 01 太阳:你会被一棵巨大火球燃烧殆尽。

太阳是我们能够生活在地球的关键,但它也是太空中的一个巨型核爆,能够毁灭所有物种。

4、宇宙中恐怖的星球是什么星球1 太阳:你会被一棵巨大火球燃烧殆尽。

虽然太阳是我们能够生活在地球的关键,但它也是太空中的一个巨型核爆,能够毁灭所有物种。

太阳温度达华氏1万度 约摄氏5537度,重量相当于33万个地球。

未解之谜:光速?单位?光速?单位光速是时间单位还是速度单位

1、光速是什么单位2、光速的单位是什么?光速的单位符号是什么?3、光速是多少m/s4、光速是什么单位啊,光年又是什么单位光速是什么单位光速是指光在真空中的传播速度,所以光速是一个速度单位,既不是时间也不是距离,大约能达到每秒30万千米,是人类已知的最快速度,最早的一次光速测算,是17世纪伽利略在距离较远的山头,通过灯光尝试测算出的。

单位就是速度单位,在国际单位制中为:米/秒 m/s 真空中光速通常用c表示。

光速的单位可以是速度的单位。

如每秒米、每秒千米等。

光年是距离单位。

是指光一年内达到的距离。

这个距离实在是太大。

c是光速,λ是波长,f是频率。

f=1/T,T是周期。

确切的说,是 波速=波长*频率,至于在不同的介质中,由于折射率n不同,波速v=c/n。

光速不是一个度量,而是一个定义。

它的计算值是(299792500100)米/秒。

米是国际单位制的基本单位,自1983年10月21日起,它被定义为光在1/299792458秒内传播的距离。

光速的单位是什么?光速的单位符号是什么?光速一般以m/s为单位,符号是c,但有时候以km/s,为单位。

单位就是速度单位,在国际单位制中为:米/秒 m/s 真空中光速通常用c表示。

光速为0.2c。

符号c是光速单位,光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度,是真空中的光速是一个物理常数,等于299,792,458m/s,(一般取300000km/s),乘以0.2则是速度0.2c。

光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。

真空中的光速是所发现的自然界物体运动的最大速度。

它与观测者相对于光源的运动速度无关,即相对于光源,光速始终保持不变。

λ.f就是 波长x频率 波长单位是米(m) 频率单位是 赫兹(Hz)Hz =1/s(秒的倒数) 所以c的单位是m/s λ=c/f 代表的是真空中传播时(空气中)光波的波长。

V是介质中的传播速度,可以是光速,也可以是声速。

您好。

光速每秒是30000000米。

是最快的速度。

光传播一年的距离就是光年,最长的长度单位。

光速是多少m/s1、光速是299792458m/s。

光速(Lightspeed),是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。

真空中的光速是所发现的自然界物体运动的最大速度,真空中的光速等于299792458米/秒。

2、光速是 c0=299792458m/s,或者c0=29979458km/s (一般取300000km/s)。

真空中的光速等于299,792,458米/秒(1,079,252,8488千米/小时)。

这个速度并不是一个测量值,而是一个定义。

3、光速 c=29979458千米/秒 km/s,光速是299792458米/秒,或者670,616,62384英里/小时,约为1英尺/纳秒。

光速计算值:c0=29979458km/s(一般取300000km/s)。

光速是什么单位啊,光年又是什么单位光年是指光在一年中传播的距离,1,光速时光的传播速度,光年是光一年的行程,就是一年跑的路程。

而每日相等于86400秒)在自由空间以及距离任何引力场或磁场无限远的地方,一光子所行走的距离。

因为真空中的光速是每秒299,792,458米(准确值),所以一光年等于9,454,254,955,488,000米,或5,786,101,150,000英里。

光年指的是光在宇宙真空中沿直线经过一年时间的距离,是长度单位,单位是米,光速为299 7946千米/秒,一光年约等于94605亿千米,或63238天文单位。

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